/جامعه علمي همچنان در بهت نظريه‌اي‌ عجيب/
از «قانون عليت» تا «محاسبات تكامل جهان اوليه»
تاثير تاييد يك ادعاي براندازانه، در ‌١٠ اصل اساسي فيزيكدر پي ادعاي دانشمندان مركز سرن در مورد شكست سرعت نور توسط ذرات ريزي موسوم به نوترينوها و مقابله آن با نظريه نسبيت خاص انيشتين در مورد اين كه هيچ چيز نمي‌تواند سرعت نور را بشكند، جنجال بزرگي در جهان علم در مورد اين ادعا براه افتاد.

برخي دانشمندان در برابر اين ادعا، موضع گرفته و آن را نتيجه سنجش‌هاي اشتباه اخير اين محققان دانسته‌اند.

چه اين اندازه‌گيري‌ها اشتباه باشد يا فيزيكدانان مجبور به تغيير در بسياري از نظريه هاي مورد اعتماد كنوني شوند، اين گزارش به بررسي 10 موردي كه ممكن است تحت تاثير اين ادعا قرار بگيرند، پرداخته است:

 نسبيت خاص

قانون سرعت نور نشان‌دهنده پايه نظريه نسبيت خاص انيشتين در سال 1905 است. اين قانون با مفهوم سرعت مطلق كنار گذاشته شده و به جاي آن گفته شده كه حركت، نسبي است. اين قانون تنها در مورد نور استثنا دارد. تمام ناظران بدون توجه به سرعت آنها، به اندازه‌گيري سرعت نور در 299 ميليون و 792 هزار و 458 متر بر ثانيه خواهند پرداخت. اين سرعت نشانگر سريع‌ترين ميزان حركت بوده كه حد بالاي مطلق در حركت است. حال آن كه ادعاهاي جديد اين قانون مورد اعتماد را تهديد كرده است.

به گفته رابرت پلانكت، فيزيكدان آزمايشگاه فرمي‌لب، طبق نظريه نسبيت براي سريع‌تر شدن سرعت هر چيز از سرعت نور، نياز به صرف ميزان نامحدودي از انرژي است. در صورت صحيح بودن اين ادعا، اين قوانين بايد بازنويسي شوند.

 سفر زمان

طبق نظريه نسبيت خاص در مورد سرعت نور، اگر كسي قصد خروج از اين محدوديت را داشته باشد، ممكن است در زمان به سمت عقب برگردد.

ادعاي جديد شكسته شدن نور توسط نوترينوها، منجر به بروز انواع سؤالات ناراحت‌كننده شده است. اگر واقعا نوترينوها سريعتر از نور حركت مي‌كنند، پس بايد به نوعي، مسافر زمان باشند. اين ذرات به لحاظ نظري مي‌توانند پيش از اين كه محل خود را ترك كنند، به مقصد رسيده باشند. از نظر فيزيكدانان، چنين قابليتي در صورتي كه وجود داشته باشد، مي‌تواند براي ارسال نوترينوها به زمان قبل براي تحويل پيامها كاربري داشته باشد.

علت و معلول 

يك قانون بنيادي فيزيك و در حقيقت براي تمام علوم، قانون عليت است: اين كه علت هميشه بر معلول مقدم است. اين قانون در فيزيك كلاسيك پذيرفته شده و نظريه نسبيت خاص عليرغم نسبيت حركت يك شي، براي حفظ اين قانون زحمات زيادي را متحمل شد.

طبق اين نظريه، در صورتي كه كه چيزي سرعت نور را بشكند، مي‌تواند در زمان به قبل سفر كند. در اين صورت يك معلول مي‌تواند به عقب و پيش از علت خود بر‌گردد. براي مثال كودكي را در گهواره در نظر بگيريد كه پيش از هل دادن، خود بچرخد. چنين نتيجه‌اي مي‌تواند يك بدعت علمي بوده و مسلما به بازنويسي قوانين خاصي در فيزيك براي حفظ قانون عليت نياز است.

E=mc^2  

اين معادله مشهور انيشتين نشان مي‌دهد كه انرژي (E) و جرم (m) با هم برابر بوده و مي‌توانند با "c-squared (نشانگر ثابت سرعت نور) به يكديگر تبديل شوند.

موقعيت سرعت نور به عنوان حد نهايي سرعت كيهاني، دليل حضور آن در اين فرمول اصلي است. اما اگر c در حقيقت سريعترين سرعت ممكن در جهان نباشد، و چيزهاي ديگري با سرعت بالاتر وجود داشته باشند، ممكن است اين حرف را به اجبار در برخي موقعيت‌هاي خاص منطبق كرد. شايد سرعت حركت نوترونها سزاوار بردن عنوان حداكثر حد محدوده سرعت باشد.

 مدل استاندارد

مدل استاندارد نام نظريه شاخص فيزيك ذرات است كه به توصيف تمام گونه‌هاي شناخته شده ذرات ريزاتمي مي‌پردازد كه جهان را تشكيل داده‌اند.

اما اگر قانون سرعت نور و نظريه نسبيت بازنويسي شوند، اين مدل نيز ممكن است نياز به تنظيم داشته باشد.

به گفته استفان پارك، رييس دپارتمان فيزيك نظري فرمي‌لب در باتاوياي امريكا ، يكي از پايه‌هاي مدل استاندارد، نظريه نسبيت خاص است. اگر پايه‌ها دچار تغيير شوند، خود اصل نيز دچار تغيير خواهد شد.

نظريه ريسمان

نظريه ريسمان يك ايده جديد است كه تمام ذرات بنيادي در حقيقت حلقه‌ ريز لرزان يك ريسمان هستند. اين فرض بنظر مي‌رسد كه محدود وسيعي از مفاهيم را دربر مي‌گيرد، از جمله احتمال اينكه جهان از بعدهاي بيشتري از آنچه تاكنون شناخته شده برخوردار است.

آزمايش نظريه ريسمان بسيار مشكل بوده و هيچ شاهدي بر صحت آن وجود ندارد؛ اما اگر اندازه‌گيري نوترينوها صحيح باشد، به گفته برخي فيزيكدانان مي‌توان از اين نظريه براي توضيح آنها استفاده كرد.

به گفته برخي ديگر از دانشمندان، شايد نوترينوها در كنار خط مستقيمي كه ما تصور مي‌كنيم حركت نكرده و در عوض در يك بعد ديگر كه توسط نظريه ريسمان توصيف شده حركت مي‌كنند. در اين حالت آنها مي‌توان راه كوتاهتري را به سوي مقصد خود طي كرده از اين رو سرعت نور را بشكنند.

 نوترينوها 

شايد اين كشف جديد نه در مورد سرعت بالاتر يك چيز ديگر از نور، بلكه در مورد خود نوترينوها بوده است. در اين صورت حتما چيز خاصي در مورد اين ذره وجود دارد كه دانشمندان هنوز از آن آگاهي ندارند.

نوترينوها خنثي بوده و تا حدي بي‌جرم هستند كه ندرتا با ماده عادي تعامل برقرار مي‌كنند. آنها از انواع مختلفي برخوردار بوده كه به آنها چاشني گفته مي‌شود؛ بنابراين احتمال دارد كه قابليت سرعت بالاتر از نور آنها، ويژگي خاصي نيز براي خود آنها باشد.

 تاكيونها  

فيزيكدانان در دهه 1960 اعلام كردند ممكن است ذراتي وجود داشته باشند كه از قابليت عبور از سرعت نور برخوردار هستند.

اين ذرات كه تاكيون نام دارند، تنها در نظريه وجود داشته و تا كنون شناسايي نشده است. به دليل ويژگي دردسرساز تاكيون از جمله احتمال نقص قانون عليت، بسياري از فيزيكدانان آن را يك مفهوم حاشيه‌اي در نظر گرفته‌اند.

در صورت درست بودن نظريه نوترينوها، دانشمندان مجبور خواهند بود نگاه ديگري نيز به تاكيونها داشته باشند.

 ابرنواختر 1987A   

يكي از متناقض‌ترين قسمتهاي شواهد براي يافته‌هاي جديد از رصدهاي ابرنواختر 1987A بدست آمده كه در فاصله 168 هزار سال نوري از زمين در سحابي ماژلاني بزرگ قرار دارد. رصدهاي اين ستاره مرده از آزمايش «كاميوكاند» دوم در ژاپن نشان داد كه نور و نوترينو جدا شده از اين ابرنواختر با فاصله زماني چندين ساعت از هم به زمين رسيده‌اند. در اين فاصله طولاني، اين مسأله بدين معني است كه نور و نوترينو در يك بخش از 100 ميليون سرعت نوري نور حركت مي‌كنند.

اين رصد يكي از دستاوردهاي اصلي در نجوم محسوب مي‌شود و براي ماساتوشي كوشيبا جايزه نوبل را به ارمغان آورد.

اما يافته‌هاي جديد اين نتايج را رد كرده و مي‌گويند كه نوتترينو سرعت نور را در 60 نانوثانيه در 730 كيلومتر شكسته كه معادل دو بخش در 100 هزار است. بدين ترتيب به نظر مي‌رسد كه بايد يك تجديدنظر در سنجش‌هاي ابرنواختر يا در يافته‌هاي نوترينو انجام شود.

 تكامل جهان اوليه  

جنبه‌هاي بسيار ديگري از نجوم نيز ممكن است تحت تاثير اين يافته‌هاي جديد قرار بگيرند. در حقيقت، برخي حقايق در مورد جهان اوليه نيز مبتني بر اندازه‌گيري‌ها و نظريات نوترينوها هستند.

به گفته درك فاكس، ستاره‌شناس دانشگاه پنسيلوانيا، نوترينوها در جهان اوليه به وفور وجود داشتند و اگر رفتار متفاوتي كنند، اين امر بر محاسبات در مورد تكامل جهان اوليه تاثير مي‌گذارد.

علاوه بر آن، نوترينوها در واكنشهاي همجوشي كه نيروي ستاره‌ها را تامين مي‌كنند، بوجود مي‌آيند از اين رو اگر اين ذرات رفتار متفاوتي داشته باشند، احتمالا بايد در مدلهاي ستاره‌اي نيز تجديدنظر كرد.