فیزیک و انرژی

مطالب در رابطه با فیزیک، انرژی، فلسفه علم، و مسائل مرتبط می باشد. برای راحتی مطالعه از تابلت یا PC استفاده شود

فیزیک و انرژی

مطالب در رابطه با فیزیک، انرژی، فلسفه علم، و مسائل مرتبط می باشد. برای راحتی مطالعه از تابلت یا PC استفاده شود

محلی برای نقد و گفتگوی علمی در خصوص مسائل مبتلابه با تکیه بر کاربرد آموخته های کلاسیک در تبیین و تشریح این مسائل. در این رابطه خواننده تشویق میشود که از دریچه دیگری به مسائل پیرامونی نگریسته و آنچه را میبیند و میشنود را به بوته نقد و آزمایش گذارد.

دنبال کنندگان ۲ نفر
این وبلاگ را دنبال کنید
بایگانی

۲ مطلب با کلمه‌ی کلیدی «نسبیت» ثبت شده است

۱۷
تیر

آزمایش ذهنی

     آزمایش ذهنی فقط مختص فیزیک نیست بلکه در حوزه های اجتماعی امروز ما نیز قابل کاربرد و کاربستن است.  آنها که با نسبیت آشنائی دارند احتمالاً با این تیتر آشنایند و میدانند که چگونه انیشتن در ساده سازی مباحث مشکل نسبیت فراوان آنرا بکار بست.  البته او بیشتر برای درک خودش و باصطلاح شیرفهم شدن خودش باین نوع آزمایش مبادرت میکرد.  همانطور که از نامش برمیآید، این آزمایش فقط در ذهن و در تخیل آدمی صورت میگیرد و برای ساده سازی در ارکان سوژه مورد مطالعه است.  از همینجا دوستان و فضلائی که پیرو مکتب اصالت عقل یا ایده آلیسم هستند فوراً نتیجه گیری نفرمایند که این نشان میدهد صرفاً باتکای تعقل و لمیدن در یک میل راحتی میتوان به حقایق عالم پی برد.  ابداً چنین نیست و مطلقاً چنین امکانی وجود ندارد.  چرا؟  زیرا حتی در آزمایش ذهنی، مفروضات ما بر پایه حقایق از پیش معلوم شده است که اساس آنها همه بر پایه تجربه است.  این تذکر مهم است چه بسیاری از محصلان ما باشتباه تصور میکنند فیزیک تئوری فقط کاغذ و قلم است و کاری بکار تجربه ندارد.  اگر آزمایشات بی نتیجه مایکلسون و مورلی نبود آزمایشات ذهنی انیشتن و نه هیچ کس دیگر جواب نمیداد!

    اما پیش از پرداختن به موضوع اصلی خودمان، بد نیست به یک مثال معروف از آزمایش ذهنی در حوزه نسبیت اشاره کنیم.  آسانسوری را در نظر آورید که کابل آن پاره شده و شما درون آن بحالت بی وزنی میرسید.  نور چراغ قوه شما بخط مستقیم به دیواره روبرو میتابد اما از دید ناظر بیرونی خطی اُریب و طولانی تر را طی میکند.  او همین مثال را به مسافری درون قطار تسری داده که بعنوان زمان سنج استوانه ای با جدار داخلی آئینه در دست دارد که هر تیک آن فاصله زمانی بین رفت و برگشت یک فوتون نور است که طبعاً عمود بر جداره رفت و آمد کرده گذشت زمان را به مسافر مینماید.  اما از دید ناظر ساکن در ایستگاه، خط سیر فوتون در اثر سرعت قطار، مسیری مستقیم اما اُریب و طولانی میپیماید و با توجه به سرعت ثابت نور ( منتج از آزمایش مایکلسون- مورلی)، زمان سپری شده برای ناظر بیرونی طولانی تر است و اگر قطار سرعت نور داشته باشد مدت سپری شده سر به بینهایت میزند.  این همان داستان جوان ماندن مسافر و پیر شدن برادر دوقلو در ایستگاه است.  

    اما هدف ما فعلاً فیزیک نیست بلکه هدف، معرفی این شیوه و نشان دادن این ایده به قشر تحصیلکرده و روشنفکر خودمان است که از آزمایش فکری در مسائل مبتلابه اجتماعی نیز میشود استفاده کرد تا هم خودشان به درک خوبی از نتایج حاصله برسند و هم بتوانند دیگران را شیرفهم کنند.  کسی که خود مطالب را عمیق درنیافته باشد قادر به انتقال درست مفاهیم نخواهد بود و بسا نتیجه عکس حاصل شود.  ما برای ستردن جهالتی که بویژه در این چهل و اندی سال اخیر گرفتارش شده ایم باید از همه ابزارهای موجود استفاده کنیم.  شروع آن جز با شک کردن و زیر سوأل بردن نیست.  سوأل درباره همه چیز و همه کس بدون استثناء.  روشنگری باعث میشود ابتدا خود بفهمیم در کجای کار هستیم و سپس بتوانیم به دیگران کمک کنیم.  در این میان، دیو جهل و تاریک اندیشی بیکار ننشسته و سعی خود را در استمرار حجاب و مقابله با فرشته روشنائی خواهد کرد و عجبا که همانست که قدما آنرا در اساطیر کهن پیش بینی کرده بودند.  شگفتا که امروز همه آن عوامل در صحنه کارزار حضور دارند. 

    در این آزمایش، معمول بر اینست که سوژه مورد مطالعه خود را در حالات حدی و غیر معمول تحت یک آزمایش ذهنی قرار دهیم.  با اینکه اولویت همواره با آزمایش واقعی است منتها در برخی موارد، مانند مثال هائی که در پی خواهد آمد، فقط آزمایش ذهنی مقدور است.  مشکلاتی که امروزه کشور با آن دست بگریبان است کم نظیر اگر نگوئیم بی نظیر است که شامل آب، خاک، هوا، فقر و فلاکت و جمعیت و بسیاری دیگر میشود که نیازی به توصیف ندارد و معرف حضور همه هست.  آنها که باید پاسخگو باشند علت را، یا دستکم علت مهم را، کشورهای خارجی میدانند.  طوریکه سایر ملل کره زمین، با یکی دو استثناء، دشمن قلمداد میشوند.  حال برای یک لحظه فرض کنید همه کشورها از روی نقشه جغرافیا نابود شوند بطوریکه فقط کشور ما بماند و آب سراسر کره زمین را فرا گرفته باشد.  تبعات این آزمایش ذهنی را بررسی کنیم آیا مشکلات کم و وضع ما بهتر میشود؟   ظاهراً باید نفسی راحت کشید، اما در واقع این کابوس سیاستمداران ما خواهد بود که دیگر دشمن خارجی وجود ندارد تا کاستی ها را به او نسبت داد.  گریبان دشمن داخلی را هم بعنوان جاسوس بیگانه نمیتوان گرفت زیرا بیگانه ای وجود ندارد که باو چیزی منسوب ساخت.  این یکی نیز کارکرد خود را طبعاً از دست میدهد.  

    معضل دیگر، موضوع صادرات و واردات است که اقتصاد هر کشوری با آن میگردد.  بسیاری از محصولات مصرفی تولید داخل نیازمند مواد اولیه ایست که از خارج وارد میشود.  حتی دارو که در لیست اقلام تحریمی نیست، تولید داخلی آن با مشکل تأمین برخی مواد اولیه روبرو میشود که حتی اکنون نیز وجود دارد.  علیرغم همه پوئن های منفی با یک خوشبختی بزرگ روبرو میشویم و آن اینکه مقصدی برای ارسال پنهانی پول های اختلاس شده یا بذل و بخشش به عوامل خارجی وجود ندارد زیرا کشورهای مقصد ناپدید شده اند.  چاره ای نیست جز اینکه ثروت در داخل بماند.  دستکم جای امیدواری است که ثروت نامشروع آنان در داخل سرمایه گذاری شود.  شادی دوامی ندارد زیرا بزودی با معضل دیگری مواجه میشویم و آن منبع اصلی تولید ثروت است که از طریق صادرات نفت و مشتقات آن بخارج بوده و اکنون منتفی است.  یعنی از این پس ثروت مزبور تولید نمیشود که بخواهد در داخل بماند.  تولید نفت باید در حد مصرف داخل محدود شود.  اقتصاد شبیه اقتصادِ درهای بسته خواهد شد.

    اما اقتصاد درهای بسته مگر چه عیبی دارد؟  اساساً مشکل خاصی ندارد اما آن رفاهی که وابسته به تجارت آزاد بوده دیگر وجود نخواهد داشت.  خوشبختانه تجربه آن وجود دارد چه زمانی چین دوران مائو همین کار را کرد ولی با یک فقر و قحطی عجیبی روبرو شد.  پس از مائو سایر رؤسای حزب کمونیست چین با اصلاحاتی همین رویه را دنبال کردند منتها بدون هیچ نتیجه ملموس.  اقتصاد و شکوفائی امروز چین از زمانی آغاز شد که سیاست تجارت درهای باز را دنبال کرده و چین جایگاه کنونی خود را مرهون همین تغییر رویه میداند.  از عجایب روزگار اینکه بیشترین کمکی که در نوسازی اقتصاد تکنولوژی محور خود دریافت کرد از ناحیه رقیب مسلکی خود آمریکا بوده است.  

    بهرحال این ایزوله شدن هم مزایائی دارد و هم زیان هائی.  یکی از مزایای آن از بین رفتن برخی هزینه های هنگفت است.  فقدان کشورهای خارجی از سوئی باعث عدم نیاز به هزینه های نظامی شده و از سوی دیگر باعث حذف برنامه پرخرجی، که از اول هم حرام بوده، میشود.  ناگهان بار بزرگی از دوش مردم و دولت برداشته میشود.  خود بخود برنامه نیروگاه های هسته ای که محملی برای پروژه بزرگتر بود نیز کمرنگ میشود.  ضمن اینکه معادن داخلی برای تأمین سوخت مورد نیاز آنها اساساً تکافو نمیکند و تنها واحد در حال کار مجبور به توقف میشود.  دنبال کردن ساخت این نوع نیروگاه ها البته برای تأمین انرژی و خودکفائی مفید است ولی صرفنظر از تأمین سوخت، موکول است باینکه کل تجهیزات سنگین آن در داخل قابل تهیه باشد.  ساخت این تجهیزات هم هنگامی میسر است که صنایع سنگین مخصوص اینکار را در خدمت داشته باشیم و وقتی بصرفه است که هم برنامه وسیعی برای راه اندازی نیروگاه های هسته ای در کشور وجود داشته باشد و هم برنامه ای برای صادرات آن باشد که آن نیز مستلزم ارتباط با خارج است.   مزیت دیگری که در زمینه انرژی کسب خواهد شد اینست که به ناچار به انرژی رایگان و تجدید پذیر آفتاب که تاکنون مهجور مانده روی خواهیم آورد.

    یکی دیگر از مزایائی که از تنها ماندن شامل حال ما میشود، رها شدن از خطر استثمار از سوی دو کشور نسبتاً پهناور است که با قراردادهای پنهانی طویل المدت یا دادن وام های معروف و کذا و کذا چنان دستانشان بر گلوی ملت است که در صورت تحقق خواسته هایشان نه از وجه مادّی کشور و نه از وجه معنوی کشور چیزی برجای نمی ماند.  البته برخی از مسئولین، مزیتی بالقوه را در تأمین ثروت پیدا کرده اند که با گروگانگیری اتباع خارجی، که گویا بشکل تجارتی مشروع درآمده، نفری حدود 1 میلیلرد دلار کسب درآمد شود.  منتها با فرض حذف کامل کشورهای خارجی این نیز محقق نخواهد شد مگر اینکه با گروگانگیری اتباع داخلی تا حدی جبران شود.

    در این آزمایش ذهنی که کشور ایران تنها قطعه خشکی در سراسر سیاره باقیمانده و باقی را آب فرا گرفته، زیانی که مترتب خواهد شد بدین شرح است.  اگر بنا صرفاً به بقا باشد البته زندگی کماکان جریان خواهد داشت منتها مرتباً سطح زندگی کاهش خواهد یافت.  ضمناً سرریزی برای جمعیت فزاینده و مکانی برای مهاجرت و فرار مغزها وجود نخواهد داشت.  امکانات طبیعی برای خوراک محدودتر از سابق شده و دیگر جائی برای سفارش برای خرید گندم و نهاده های دامی و امثال آن وجود نخواهد داشت.  ساخت و سازهای صنعتی نیز رو به افول خواهد گذاشت، نه فقط بخاطر نبود ارتباطات، بلکه کشور همه مواد شیمیائی لازم برای استمرار کار آنها را در اختیار نخواهد داشت.  لذا اوضاع معیشت مردم از همین سطح اسفبار کنونی هم که اکثراً ناراضیند بمراتب سقوط بیشتری خواهد یافت.  شاید هم بخشی به عادت مربوط شود.  یعنی برای کسی که هفته ای یکبار چیزی برای خوردن پیدا میکرد اکنون روزی یک گرده نان خشک باو بدهند شاید خشنود گردد.  اما کسانی که  سطح متوسطی از زندگی داشته اند بتدریج حاشیه نشین و بعداً آواره بیابان شده و معلوم است که چه احساسی خواهند داشت.  

    اکنون از آزمایش ذهنی خارج شده و به اوضاع واقعی باز میگردیم.  اگر از یکی دو کشور استثنائی صرفنظر کنیم، وضعیت حاضر از نظر عدم رابطه با جهان خارج تفاوت زیادی با حالت حدی آزمایش ذهنی ندارد.  توگوئی دنیای بیرون برای ما وجود خارجی ندارد.  منتها چنانست که زیان های یاد شده در فوق کم و بیش همچنان وجود داشته اما از مزایای مربوطه خبری نیست.  نام آنرا چه باید گذاشت؟  البته در این بررسی مقدار زیادی ساده سازی شده و فقط تلاش شده تا پس زمینه اصلی این داستان تا حدی روشن شود.  پیش تر گفته بودیم که در مواجهه با مسائل پیچیده علمی و در تلاش برای حل و بحث، ابتدا از ساده ترین الگو شروع کرده سپس کم کم پیچیدگی ها اضافه شود.  یک نتیجه اخلاقی که بر این بحث وارد است اینست که این سناریو حتی مزایائی بارز داشته باشد، برای حصول مزیتی چند و اینکه کشور و گردانندگان آن احساس راحتی کنند، انصاف نیست آرزو کنیم این تخیل صورت واقع گرفته و دنیا را آب ببرد تا ما احساس راحت کنیم.  راه های دیگر و متنوع تری برای رسیدن به رفاه و آسایش وجود دارد.  

   خلاصه اینکه، آزمایش ذهنی که در فیزیک بکار میرود متشابهاً قابلیت کاربست در معضلات اجتماعی را نیز داراست.  یک نمونه آنرا در مورد احساس دشمنی با دنیا دیدیم و نتایج آنرا بطور خیلی ساده شده بررسی کردیم.  این روش در سایر موارد و سوژه های اجتماعی نیز ممکنست کاربرد داشته باشد.  مثلاً چه پیش خواهد آمد اگر ناگهان همه ملل به مسلک ما گرویدند و دولتها رفتار نظام ما را در پیش گرفتند؟  دنیا گلستان میشود؟  زندگی چگونه میشود؟  خواننده نکته بین شاید ایراد بگیرد که امثال موارد طرح شده چنان روشن و مفهوم اند که به آزمایش ذهنی نیازی نباشد.  شاید هم همینطور باشد ولی بهر حال عده ای هم هستند که به روش های مستدل توجه بیشتری کرده دوست دارند شیرفهم شوند و شیرفهم کنند.

  • مرتضی قریب
۱۷
شهریور

تله پورتاسیون

     از جمله مطالبی که گهگاه مورد پرسش خوانندگان قرار میگیرد موضوعاتی در لبه داستانهای علمی تخیلی است که یکی از آنها موضوع تیتر این مقاله است.  موضوع حاضر نسبت به موضوعات دیگری مثل بشقاب پرنده ها یا جزیره برمودا و امثال آن به مبانی دانش نزدیکتر است.  اما بهر حال سوء برداشت هائی وجود دارد که اینجا بدان اشاره میکنیم.  معنی لغوی تیتر فوق به معنای "انتقال به راه دور" است.  معنای عامّه فهم آن یعنی انتقال مادّه به راه دور و یا آنچه در داستانهای علمی تخیلی میگذرد یعنی قهرمان داستان را آناً به جای دیگری بفرستیم بدون آنکه از هیچ وسیله نقلیه ای استفاده شده باشد.  این موضوعی جذاب برای بسیاری از علاقمندان میتواند باشد.  آیا علم و تکنولوژی به درجه ای رسیده است که چنین چیزی عملی شود؟ 

     اصل موضوع برمیگردد به یک بحث فیزیک نظری که سالها پیش مطرح گردید.  به محض بوجود آمدن مکانیک کوانتومی در اوائل قرن بیستم، شور و هیجان زیادی در بین فیزیکدانان ایجاد گردید که پنجره جدیدی را برروی فیزیک گشوده میدیدند.  از ورای این پنجره جدید امکانات تازه ای روی فیزیک گشوده شد که قبلاً فیزیک جا افتاده مورد قبول توده فیزیکدانان اجازه نمیداد.  از همین رو، عده ای از فیزیکدانان معروف مثل انیشتن از همان ابتدا با مکانیک کوانتومی به مخالفت برخاستند.  از جمله اینکه انیشتن و دو تن دیگر در 1935 آزمایشی ذهنی را پیش کشیدند که نارسائی احتمالی این رشته جدید را نشان میداد.  از جمله نتایج این ادعای مطرح شده این بود که چگونه میتوان خاصیتی از یک سیستم را پیش بینی کرد بدون آنکه اختلالی درون آن بوجود آورد.  در ادامه این مباحثات، چیستی واقعیت کوانتومی مطرح شده و بدنبال آن به موضوع دیگری بنام قضیه بل در 1964 منجر گردید.  مکانیک کوانتوم بر اساس رفتار آماری تعداد زیادی ذرات است که وقتی پای یک ذره درمیان باشد مشکلات زیادی را بوجود میآورد از جمله اینکه در آزمایش دوشکاف برای پراش نور، فوتون منفرد چگونه تصمیم میگیرد که از کدام شکاف عبور کند.  وجه دیگری از قضیه فوق بدین شکل ارائه شده که اگر یک مولکول دو اتمی در فضای آزاد با اسپین صفر در نظر گرفته شود و متعاقباً به دو اتم مجزا هریک با اسپین 1/2 تجزیه شود آنگاه اندازه گیری چه نشان خواهد داد؟  اگر این دو اتم به دو سوی مخالف فرار کنند، مجموع اسپین کل لازمست همچنان صفر باقی بماند.  اگر اندازه گیری، اسپین یکی را بالا نشان داد، لازم میآید که دیگری، حتی بدون اندازه گیری، دارای اسپین پائین باشد.  قبل از اندازه گیری هیچ معلوم نیست اسپین اولی چطور باشد، میتواند بالا یا پائین باشد.  اما به محض آشکار شدن آن، بلافاصله و آناً اسپین آن یک دیگر که ممکنست در مسافت های خیلی دور باشد مقدار مخالف را اختیار میکند.  در اینجا حداکثر چیزی که مبادله میشود "اطلاعات" است.  مادّه فیزیکی منتقل نمیشود!  

     در بحث تله پورتاسیون، اینطور تصور شده که بر مبنای همبستگی کوانتوم مکانیکی (Quantum Entanglement) مادّه منتقل میشود.  یعنی در واقع یک کپی برابر اصل از آنچه در دست است بجای دیگر میرود.  بدنبال آن، در داستان های علمی چنین فرض کرده اند که اگر یک اتم قابلیت انتقال به راه دور را داشته باشد پس مجموعه اتمها و از جمله جسم آدم ها نیز علی الاصول میتواند بطور آنی از محلی به محل دیگر منتقل شود.  به دلائلی، با عذر خواهی از علاقمندان علمی-تخیلی، چنین چیزی امکانپذیر نیست.  همانطور که گفتیم اگر مبادله ای درکار باشد، مبادله اطلاعات است و نه مادّه.  دوم اینکه حتی اگر فرض کنیم این کار با یک اتم مادّی امکانپذیر باشد، اما انتقال انسان یا هر موجود دیگری میسر نیست.  زیرا نوبت اتم های بعدی که میرسد، هیچ معلوم نیست بتوان آنها را درست به همان جائی برد و در همان وضعیتی مستقر کرد که در نمونه واقعی موجود است.  بعبارت دیگر چنین انتقالی برای اجسام معمولی زیر سوأل خواهد بود.  اما در هر حال میتوان این نوید را به علاقمندان داد که ادامه تحقیقات در این حوزه دستکم ممکنست به تکنولوژی پیشرفته در رمز نگاری کوانتومی بیانجامد که به رمزهای غیر قابل شکست منتهی شود.  

      نتیجه کلی از این بحث آنکه همواره در کنار موضوعات علمی، فضائی نیز برای گمانه زنی های آینده نگر ایجاد میشود.  این ویژگی برای مقولاتی که در لبه علم و تکنولوژی واقع است بارزتر و نمایان تر است و بسیاری را بخود جلب میکند.  جنبه مثبت این گونه آینده نگری ها دادن ایده به کسانی است که مشتاق جستجو در راه های جدید هستند و نوآوری در حوزه علم و تکنولوژی را هدف قرار داده اند.  منتها مانند هر پدیده دیگری جنبه منفی نیز وجود دارد که عده ای با سوء استفاده از مقام شامخ علم، برداشت های نادرست خود را بویژه در حوزه ایدئولوژی بر دیگران تحمیل میکنند.   مطلبی که شبیه تله پورتاسیون است موضوع معراج پیامبران است که میگویند حضرت در بازگشت به منزل مشاهده کردند که کلون در همچنان تکان میخورد، یعنی کنایه از کوتاهی زمان رفت و برگشت.  اینجاست که به زعم آنها نسبیت بکمک آمده و از نظر علمی این مسافرت طولانی را توجیه میکند.  در حالیکه با این سوء استفاده ناشیانه به اصل موضوع ناخواسته خدشه وارد ساخته اند.  زیرا بنا به نتایج نظریه نسبیت، برای کسی که با سرعت نزدیک نور عازم مسافرت فضا شده است و بر او زمان کوتاهی گذشته است، در بازگشت چیزی را که مشاهده میکند، مرور زمان بسیاربیشتری بر پدیده های زمینی است و نه عکس آن!  یعنی مثلاً مشاهده میکند که موریانه در را بکلی خورده و بر زمین افتاده است، کنایه از گذشت زمانی طولانی.  متأسفانه آنچه در این دوران مشاهده میشود، استفاده از شبه علم در خدمت مباحث ایدئولوژیک است که بجای نتیجه مثبت، اتفاقاً مردم را از اخلاقیات دورتر ساخته است.  اصرار بر موجّه جلوه دادن هرآنچه در حوزه ایدئولوژیست و مصرف کردن بی دریغ هرآنچه در حوزه فرهنگی و علمیست در این راستا، نتایجی به بار خواهد آورد درست برخلاف آنچه مقصود بوده است.  امروزه دامنه سوء استفاده ها حتی به حوزه علم نیز تسرّی پیدا کرده است و با "مصادره به مطلوب" که از مغالطات رایج است، پیشاپیش آنچه را مورد پرسش است ثابت شده فرض میکنند.

    

  • مرتضی قریب