واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار» (HT-CSURE)
Hooshyar-Tavandar Common Subsidiary Unit for Research & Engineering
واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار» (HT-CSURE)
Hooshyar-Tavandar Common Subsidiary Unit for Research & Engineering۱۰ راز حل نشده‌ی بزرگ علم فیزیک
۱۰ راز حل نشده‌ی بزرگ علم فیزیک (از برترینها)
سال ۱۹۰۰ میلادی لُرد کلوین اعلام کرد که مورد جدیدی برای کشف شدن در فیزیک باقی نمانده و تنها اندازه‌گیری‌های بیشتر و دقیق‌تر است که باقی می‌ماند.
zoomit.ir: سال ۱۹۰۰ میلادی لُرد کلوین اعلام کرد که مورد جدیدی برای کشف شدن در فیزیک باقی نمانده و تنها اندازه‌گیری‌های بیشتر و دقیق‌تر است که باقی می‌ماند. در طول سه دهه پس از این نظریه عجیب، مکانیک کوانتوم و نظریه‌ی نسبیت انیشتین آنچه را که انسان تا آن زمان از فیزیک می‌شناخت، تغییر داد، همراه ماباشید.
امروزه هیچ دانشمندی جرأت اعلام نظریه‌ای مانند لُرد کلوین را به خود نمی‌دهد، به نظر می‌رسد فیزیک جعبه‌ی پاندورای شگفت انگیزی است که با هر جواب سؤالات بیشتر و بزرگتری در آن مطرح می‌شود، سرشناس‌ترین دانشمندان دنیا سال‌هاست پیشرفته‌ترین تجهیزات علمی را با هزینه‌های سرسام‌آور در اختیار گرفته‌اند و عمر خود را صرف تحقیق روی عجایب جهان میکنند اما اگر واقع‌بین باشیم یافته‌های بیشمار هر روزه‌ی ما در برابر چیزی که نمی‌دانیم ناچیز به نظر می‌رسد. در ادامه با ۱۰ سوال از بزرگترین شگفتی‌های علم فیزیک آشنا خواهید شد.
۱ – ماهیت انرژی تاریک
تمامی محاسبات مقداری بسیار بیشتر از ماده‌ی قابل مشاهده در جهان را نشان می‌دهند. در حالی که نیروی جاذبه با کشیدن فضا-زمان به داخل سعی دارد از هم گسستگی و انبساط جهان جلوگیری کند اما کهکشان‌ها سریع و سریع‌تر از گذشته و با سرعتی بیشتر از سرعت نور از یکدیگر دور می‌شوند، به نظر می‌رسد نیرویی منفی مانند سپری نامرئی نیروی جاذبه را از فضا-زمان جدا می‌کند.
در مدل پذیرفته شده از جهان از این سپر با نام ثابت کیهانی یاد می‌شود، همان چیزی که به عنوان انرژی تاریک مشهور شده است. با گسترش جهان هر لحظه فضای بیشتری ایجاد می‌شود و به همان میزان، مقدار انرژی تاریک جهان نیز بیشتر می‌شود. بر اساس نرخ مشاهدات از گسترش فضا-زمان دانشمندان حدس می‌زنند در مجموع بیشتر از ۷۰ درصد از کل نیروهای موجود در جهان را این انرژی ناشناخته تشکیل می‌دهد؛ در حقیقت ما می‌دانیم که جهان مملو از این انرژی است اما نمی‌دانیم که چگونه باید به آن نگاه کنیم.
۲ – ماده‌ی تاریک چیست؟
می‌دانیم که حدود ۸۴ درصد از ماده در جهان نه نوری را جذب میکنند و نه نوری از خود منتشر میکنند، چیزی که به آن ماده‌ی تاریک گفته می‌شود. ماده‌ی تاریک حتی به صورت غیر مستقیم نیز قابل مشاهده نیست اما وجود آن از طریق تأثیر بر نیروی گرانشی ماده‌ی مرئی، اشعه و ساختار انبساطی جهان قابل اثبات است.
به نظر می‌رسد فضاهای بین کهکشانی مملو از این ماده‌ی عجیب باشند و ممکن است آن‌ها از ذرات بنیادی ناپایداری که بنا بر قوانین مکانیک کوانتوم دائماً در فضای بین کهکشانی به وجود می‌آیند و از بین می‌روند (WIMP) به وجود آمده باشند. تلسکوپ و آشکارسازهای زیادی در سراسر کره‌ی زمین و خارج از جو به بررسی WIMP ها اختصاص یافته‌اند اما هنوز هیچ‌کس نمی‌داند ماده‌ی تاریک از چه ساخته شده است.
۳- آیا جهان‌های موازی وجود دارند؟
۴ – چرا ماده‌ی بیشتری در برابر ضد ماده به وجود آمده است؟
جواب به این سؤال چگونگی به وجود آمدن جهان ما را توضیح می‌دهد. بر طبق قوانین فیزیک فرض بر این است که در لحظه‌ی مهبانگ باید مقدار برابری ماده و ضد ماده به وجود آمده باشد، اما اگر چنین بود جهان تاکنون باید از بین می‌رفت. الکترون‌ها در برخورد با پوزیترون، نورترون‌ها با ضد نوترون و به همین ترتیب بقیه‌ی ذرات در برخورد با ضد خود باید از بین می‌رفتند و در نهایت تنها چیزی که باقی می‌ماند دریایی از فوتون‌ها در جهانی بدون ماده است.
به دلایلی مقدار بیشتری از ماده نسبت به ضد ماده به وجود آمده است که در نتیجه باعث تشکیل جهان ما شده است، اما هنوز توضیح قابل قبولی برای این حقیقت وجود ندارد.
۵ – سرنوشت نهایی جهان چه خواهد بود؟
سرنوشت جهان شدیداً به عامل ناشناخته‌ی Ω وابسته است. Ω میزان چگالی ماده در برابر انرژی پراکنده شده در سراسر جهان را نشان می‌دهد و سه حالت می‌تواند داشته باشد، کمتر از یک، بیشتر از یک و برابر با یک.
اگر Ω بزرگ‌تر از یک باشد یعنی فضا-زمان بسته است مانند سطح یک کره‌ی فوق‌العاده بزرگ که از هر طرف به جای اول می‌رسد. اگر جهان را بسته متصور شویم و انرژی تاریک را در نظر نگیریم سرنوشت جهان ما این‌گونه رقم خواهد خورد که انبساط جهان زمانی متوقف شده و سپس انقباض جهانی شروع خواهد شد و این انقباض سرانجام کل جهان را در نقطه‌ای جمع و فشرده خواهد کرد. این له شدگی بزرگ برخلاف انفجار بزرگی است که جهان از آن زاییده شده است. اما اگر همچنان جهان را بسته تصور کنیم و انرژی تاریک نیز وجود داشته باشد جهان کروی ما تا ابد گسترش خواهد یافت.
اما اگر Ω را کمتر از یک در نظر بگیریم پس فضا-زمان باز خواهد بود، سطح یک زین را تصور کنید! در این حالت سرنوشت نهایی جهان ابتدا انجماد بزرگ و سپس از هم گسستگی بزرگ خواهد بود. در این نظریه در زمانی سرعت انبساط جهان به حدی خواهد رسید که ستاره‌ها و کهکشان‌ها از هم گسسته شده و در فضای بین کهکشانی پخش خواهند شد، در نتیجه‌ی آن تمام ذرات هستی تنها و بسیار سرد رها خواهند شد. اما این پایان نهایی دنیا نیست، پس از این مرحله رشد بسیار قوی انبساط، جهان را به جایی خواهد رساند که حتی اثر نیروهای بین اتمی نیز خنثی شده و ذرات بنیادی از درون متلاشی خواهند شد و در فضای بیکران پراکنده می‌شوند.
حالت سوم این است که Ω برابر با یک باشد. در این حالت جهان ما بدون خمیدگی و صاف خواهد بود و در تمام جهات به صورت نامحدود گسترش خواهد یافت. اگر انرژی تاریک وجود نداشته باشد این جهان مسطح برای همیشه با یک نرخ شتاب منفی گسترش خواهد یافت تازمانی که این شتاب به صفر برسد و جهان در حالتی پایدار باقی بماند، اما اگر انرژی تاریک وجود داشته باشد سرنوشت نهایی جهان گسترش همیشگی و در نهایت انجماد بزرگ و سپس از هم گسستگی بزرگ خواهد بود.
۶ – چگونه اندازه‌گیری باعث فروپاشی تابع موج می‌شود؟
در قلمرو عجیب و غریب الکترون‌ها، فوتون‌ها و دیگر ذرات بنیادی؛ قوانین فیزیک کوانتوم رفتارها را مشخص میکنند. در این اندازه ذرات نه مانند توپ‌های کوچک بلکه مثل امواجی که در فضایی بزرگ رها شده باشند، رفتار میکنند. هر ذره با یک تابع موج یا توزیع احتمال توضیح داده می‌شود. این توزیع احتمال به ما می‌گوید که مکان، سرعت و دیگر خواص هر متغیر چه مقادیری می‌تواند داشته باشد، اما دقیقاً نمی‌توانیم مقدارها را از آن به دست بیاوریم.
تابع موج دامنه‌ای از احتمالات را به ما می‌دهد تا زمانی که بتوانیم با آزمایش و به صورت تجربی میزان و مکان دقیق هر ذره را به دست بیاوریم. اما برای به دست آوردن مقدار دقیق مانعی وجود دارد. هنگام اندازه‌گیری خواص ذرات تغییر کرده و نمی‌توانیم نتیجه‌ای را به دست بیاوریم. اما چگونه و چرا اندازه‌گیری یک ذره باعث فروپاشی تابع موج آن می‌شود؟ این مشکل که به نام خطای اندازه‌گیری شناخته می‌شود مانع بزرگی در برابر شناخت ما از جهان است. درک اینکه واقعیت چیست و آیا اصلاً واقعیتی وجود دارد همه در گرو جواب به این سؤال است.
۷ – آیا نظریه‌ی ریسمان صحیح است؟
زمانی فیزیک‌دانان تصمیم گرفتند تمام ذرات بنیادی را ریسمان‌های تک بعدی تصور کنند. ریسمان‌هایی که به دور خود پیچیده شده و تفاوت آن‌ها در فرکانس متفاوت ارتعاشات آن‌ها است. با به وجود آمدن این نظریه علم فیزیک بسیار ساده‌تر شد؛ با نظریه‌ی ریسمان فیزیک‌دانان توانستند قوانین فیزیک کوانتوم را با قوانین حاکم بر فضا-زمان یعنی نسبیت عام آشتی دهند و چهار نیروی طبیعت را در قالب یک چارچوب و نظریه‌ی واحد جای دهند. اما مشکل از آن جایی شروع می‌شود که نظریه‌ی ریسمان فقط در فضایی ۱۰ یا ۱۱ بعدی می‌تواند کار کند.
۳ بعد فضای بزرگ که آن را می‌توانیم ببینیم به علاوه‌ی ۶ یا ۷ بعد فضای فشرده و بسیار ریز و بُعد زمان. اندازه‌ی فضاهای فشرده همانند خود این ریسمان‌های لرزنده چیزی حدود یک میلیاردم اندازه‌ی هسته‌ی اتم هستند. هیچ راه شناخته شده و یا حتی قابل تصوری برای بررسی اندازه‌ای به این کوچکی وجود ندارد و در نتیجه هیچ راهی نیز برای اثبات تجربی نظریه‌ی ریسمان وجود نخواهد داشت.
۸ – چرا پیکان زمان یک طرفه است؟
۹ – آیا در بی‌نظمی، نظمی نهفته است؟
فیزیک‌دانان نمی‌توانند بعضی از رفتارهای سیالات، از مایعات مانند آب گرفته تا گازها و دیگر سیالات را پیش‌بینی کرده و به جواب‌های منطبق بر آزمایش‌های تجربی برسند. در حقیقت حتی مشخص نیست که آیا راه حلی کلی برای آنچه معادلات ناویر-استوکس نامیده می‌شود وجود دارد و اگر وجود دارد آیا می‌تواند رفتار مایعات را در همه‌جا به درستی تشریح کرده و نقاط ناشناخته‌ی تکینه را توضیح دهد.
به علت همین مشکلات به نظر می‌رسد ماهیت هرج و مرج هنوز به خوبی شناخته نشده است. فیزیک‌دانان و ریاضی‌دانان متعجب می‌شوند وقتی به درستی نمی‌توانند وضعیت آب و هوا را پیش‌بینی کنند. آیا این آشفتگی‌ها ذاتاً غیر قابل پیش‌بینی است؟ آیا توربولانس از معادلات ریاضی فراتر می‌رود؟ و یا سرانجام با معادله‌ی ریاضی صحیح به نتیجه‌ای کلی خواهیم رسید؟
۱۰ – گرانش چگونه کار می‌کند؟
۱ – ماهیت انرژی تاریک
تمامی محاسبات مقداری بسیار بیشتر از ماده‌ی قابل مشاهده در جهان را نشان می‌دهند. در حالی که نیروی جاذبه با کشیدن فضا-زمان به داخل سعی دارد از هم گسستگی و انبساط جهان جلوگیری کند اما کهکشان‌ها سریع و سریع‌تر از گذشته و با سرعتی بیشتر از سرعت نور از یکدیگر دور می‌شوند، به نظر می‌رسد نیرویی منفی مانند سپری نامرئی نیروی جاذبه را از فضا-زمان جدا می‌کند.
در مدل پذیرفته شده از جهان از این سپر با نام ثابت کیهانی یاد می‌شود، همان چیزی که به عنوان انرژی تاریک مشهور شده است. با گسترش جهان هر لحظه فضای بیشتری ایجاد می‌شود و به همان میزان، مقدار انرژی تاریک جهان نیز بیشتر می‌شود. بر اساس نرخ مشاهدات از گسترش فضا-زمان دانشمندان حدس می‌زنند در مجموع بیشتر از ۷۰ درصد از کل نیروهای موجود در جهان را این انرژی ناشناخته تشکیل می‌دهد؛ در حقیقت ما می‌دانیم که جهان مملو از این انرژی است اما نمی‌دانیم که چگونه باید به آن نگاه کنیم.
۲ – ماده‌ی تاریک چیست؟
می‌دانیم که حدود ۸۴ درصد از ماده در جهان نه نوری را جذب میکنند و نه نوری از خود منتشر میکنند، چیزی که به آن ماده‌ی تاریک گفته می‌شود. ماده‌ی تاریک حتی به صورت غیر مستقیم نیز قابل مشاهده نیست اما وجود آن از طریق تأثیر بر نیروی گرانشی ماده‌ی مرئی، اشعه و ساختار انبساطی جهان قابل اثبات است.
۳- آیا جهان‌های موازی وجود دارند؟
۴ – چرا ماده‌ی بیشتری در برابر ضد ماده به وجود آمده است؟
جواب به این سؤال چگونگی به وجود آمدن جهان ما را توضیح می‌دهد. بر طبق قوانین فیزیک فرض بر این است که در لحظه‌ی مهبانگ باید مقدار برابری ماده و ضد ماده به وجود آمده باشد، اما اگر چنین بود جهان تاکنون باید از بین می‌رفت. الکترون‌ها در برخورد با پوزیترون، نورترون‌ها با ضد نوترون و به همین ترتیب بقیه‌ی ذرات در برخورد با ضد خود باید از بین می‌رفتند و در نهایت تنها چیزی که باقی می‌ماند دریایی از فوتون‌ها در جهانی بدون ماده است.
به دلایلی مقدار بیشتری از ماده نسبت به ضد ماده به وجود آمده است که در نتیجه باعث تشکیل جهان ما شده است، اما هنوز توضیح قابل قبولی برای این حقیقت وجود ندارد.
۵ – سرنوشت نهایی جهان چه خواهد بود؟
سرنوشت جهان شدیداً به عامل ناشناخته‌ی Ω وابسته است. Ω میزان چگالی ماده در برابر انرژی پراکنده شده در سراسر جهان را نشان می‌دهد و سه حالت می‌تواند داشته باشد، کمتر از یک، بیشتر از یک و برابر با یک.
اما اگر Ω را کمتر از یک در نظر بگیریم پس فضا-زمان باز خواهد بود، سطح یک زین را تصور کنید! در این حالت سرنوشت نهایی جهان ابتدا انجماد بزرگ و سپس از هم گسستگی بزرگ خواهد بود. در این نظریه در زمانی سرعت انبساط جهان به حدی خواهد رسید که ستاره‌ها و کهکشان‌ها از هم گسسته شده و در فضای بین کهکشانی پخش خواهند شد، در نتیجه‌ی آن تمام ذرات هستی تنها و بسیار سرد رها خواهند شد. اما این پایان نهایی دنیا نیست، پس از این مرحله رشد بسیار قوی انبساط، جهان را به جایی خواهد رساند که حتی اثر نیروهای بین اتمی نیز خنثی شده و ذرات بنیادی از درون متلاشی خواهند شد و در فضای بیکران پراکنده می‌شوند.
حالت سوم این است که Ω برابر با یک باشد. در این حالت جهان ما بدون خمیدگی و صاف خواهد بود و در تمام جهات به صورت نامحدود گسترش خواهد یافت. اگر انرژی تاریک وجود نداشته باشد این جهان مسطح برای همیشه با یک نرخ شتاب منفی گسترش خواهد یافت تازمانی که این شتاب به صفر برسد و جهان در حالتی پایدار باقی بماند، اما اگر انرژی تاریک وجود داشته باشد سرنوشت نهایی جهان گسترش همیشگی و در نهایت انجماد بزرگ و سپس از هم گسستگی بزرگ خواهد بود.
۶ – چگونه اندازه‌گیری باعث فروپاشی تابع موج می‌شود؟
در قلمرو عجیب و غریب الکترون‌ها، فوتون‌ها و دیگر ذرات بنیادی؛ قوانین فیزیک کوانتوم رفتارها را مشخص میکنند. در این اندازه ذرات نه مانند توپ‌های کوچک بلکه مثل امواجی که در فضایی بزرگ رها شده باشند، رفتار میکنند. هر ذره با یک تابع موج یا توزیع احتمال توضیح داده می‌شود. این توزیع احتمال به ما می‌گوید که مکان، سرعت و دیگر خواص هر متغیر چه مقادیری می‌تواند داشته باشد، اما دقیقاً نمی‌توانیم مقدارها را از آن به دست بیاوریم.
۷ – آیا نظریه‌ی ریسمان صحیح است؟
زمانی فیزیک‌دانان تصمیم گرفتند تمام ذرات بنیادی را ریسمان‌های تک بعدی تصور کنند. ریسمان‌هایی که به دور خود پیچیده شده و تفاوت آن‌ها در فرکانس متفاوت ارتعاشات آن‌ها است. با به وجود آمدن این نظریه علم فیزیک بسیار ساده‌تر شد؛ با نظریه‌ی ریسمان فیزیک‌دانان توانستند قوانین فیزیک کوانتوم را با قوانین حاکم بر فضا-زمان یعنی نسبیت عام آشتی دهند و چهار نیروی طبیعت را در قالب یک چارچوب و نظریه‌ی واحد جای دهند. اما مشکل از آن جایی شروع می‌شود که نظریه‌ی ریسمان فقط در فضایی ۱۰ یا ۱۱ بعدی می‌تواند کار کند.
۸ – چرا پیکان زمان یک طرفه است؟
۹ – آیا در بی‌نظمی، نظمی نهفته است؟
فیزیک‌دانان نمی‌توانند بعضی از رفتارهای سیالات، از مایعات مانند آب گرفته تا گازها و دیگر سیالات را پیش‌بینی کرده و به جواب‌های منطبق بر آزمایش‌های تجربی برسند. در حقیقت حتی مشخص نیست که آیا راه حلی کلی برای آنچه معادلات ناویر-استوکس نامیده می‌شود وجود دارد و اگر وجود دارد آیا می‌تواند رفتار مایعات را در همه‌جا به درستی تشریح کرده و نقاط ناشناخته‌ی تکینه را توضیح دهد.
۱۰ – گرانش چگونه کار می‌کند؟
چند پیش‌بینی علمی برای سال 2015
13 پیش‌بینی علمی سال 2015 (از برترینها)
اتفاقات جالبی در حوزه علم در سال 2014 رخ داد اما یکی از بهترین چیزها در مورد علم این است که هر سال انسان چیزهای بیشتر یاد گرفته و بیشتر پیشرفت می‌کند.
ایسنا: اتفاقات جالبی در حوزه علم در سال 2014 رخ داد اما یکی از بهترین چیزها در مورد علم این است که هر سال انسان چیزهای بیشتر یاد گرفته و بیشتر پیشرفت می‌کند.
کریس هادفیلد، فضانورد بازنشسته کانادایی می‌گوید: «طی 100 سال ما از فیلمبرداری از برادران رایت به قرار دادن دوربینی بر روی قمر تیتان در فاصله 1.2 میلیارد کیلومتر زمین رسیده‌ایم.» در این گزارش به چند تغییردهنده احتمالی جهان که ممکن است در سال 2015 ظهور کنند، اشاره شده است.
1- موشک‌های قابل استفاده مجدد تحت آزمایش اسپیس‌ایکس می‌توانند آینده سفر فضایی را دگرگون کنند
اگر انسان بتواند مستعمره‌ای در مریخ بسازد، به موشک‌های فرودگری نیاز خواهد داشت که برای سفر بازگشت به زمین قابل استفاده مجدد باشند. همچنین چنین موشک‌هایی هزینه‌های سفرهای فضایی را بسیار کاهش خواهند داد.
درحالیکه موشک مرحله اول – انتها یا بزرگترین بخش موشک در پرتاب‌های خاص – هیچگاه برای استفاده مجدد بازیابی نشده بودند اما الون ماسک و شرکت اسپیس‌ایکس قصد دارند امسال این رویه را تغییر دهند.
این شرکت در روز 20 دی 93 با موفقیت توانست موشکی را مستقیما از ارتفاع حدود 80 کیلومتری بر روی یک کشتی در اقیانوس فرود آورد اما به دلیل برخورد سختی که با آن داشت، دیگر قابل استفاده نیست. اما سازندگان همچنان این تجربه را دارای پتانسیل خوب برای موفقیت‌های آینده می‌دانند و قصد دارند در طول سال جاری چندین پرتاب و فرود متعاقب را بر روی پلت‌فرمهای دریایی انجام دهند.
ماسک در اخبار دیگر اظهار کرده بود که شرکت اسپیس‌ایکس امیدوار است برنامه‌های سیستم انتقال مریخ را که کاملا متفاوت از سیستم‌های فالکون و دراگون است، معرفی کنند.
2- اولین نسخه از ربات C-3PO در فوریه به فروش می‌رسد
شرکت ژاپنی Softbank فروش ربات انسان‌نمای «فلفل» خود را که توسط شرکت فرانسوی Aldebaran Robotics ساخته شده، آغاز خواهد کرد. فلفل از موتور حسی برخوردار بوده که از هوش مصنوعی برای کمک به یادگیری احوالات انسان از طریق سرنخ‌های چهره و تجربیات قبلی استفاده می‌کند و همچنین به راحتی به زبان‌های ژاپنی، انگلیسی، اسپانیایی و فرانسوی را صحبت می‌کند.
اگرچه این ربات بیشتر به عنوان یک همراه تا یک یاور طراحی شده و برای مثال توانایی بهتری در خواندن دستورالعمل‌ها نسبت به استفاده از ابزار برای پخت غذا دارد، در طول زمان با افزوده شدن ابزارها و قابلیت‌های جدید از توانایی‌های بیشتری برخوردار خواهد شد.
3- اطلاعات بیشتری در مورد جهان نامرئی که آینه جهان ماست، بدست خواهیم آورد
برخورددهنده بزرگ هادرونی در ماه مارس پس از دو سال وقفه روشن خواهد شد و ذرات را با دو برابر قدرت بیشتر از قبل به هم خواهد کوبید. کسی نمی‌داند چه دانشی از این طریق بدست خواهد آمد اما یکی از احتمالات شامل کشف ذرات مرتبط با ماده تاریک است.
همچنین، وجود یا غیاب ذرات خاص می‌تواند نظریه ابرتقارن را ثبت یا رد کند که بر اساس آن یک جهان آینه جهان ما وجود دارد که از ذرات نامرئی دارای جرم ساخته شده و با آنچه قابل مشاهده بوده، مرتبط است.
4- بخش‌هایی از نظریه نسبت اینشتین بسته به کشف یا عدم کشف امواج گرانشی، اثبات یا رد خواهد شد
اگر فیزیک همانطور که اینشتین می‌گوید کار کند، باید امواج گرانشی در حال حرکت در فضا-زمان وجود داشته باشد. دو آزمایش در سال 2015 به ارائه بینش بهتر از این امواج خواهند پرداخت.
در ماه ژوئیه، فضاپیمای رهیاب لیسا برای آزمایش فناوری یک رصدخانه فضایی امواج گرانشی پرتاب خواهد شد.
بر روی زمین نیز حساس‌ترین آشکارسازهای موج گرانشی ساخته‌شده تاکنون موسوم به آشکارسازهای پیشرفته لیگو (LIGO) روشن خواهند شد.
5- نزدیکترین رصد از پلوتو و سرس انجام خواهد شد
ماموریت نیوهورایزنز (New Horizons) که در ژانویه 2006 و هشت ماه قبل از آنکه پلوتو سیاره نامیده شود، به فضا پرتاب شده بود، در ژوئیه پس از طی یک سفر پنج میلیارد کیلومتری به این سیاره کوتوله خواهد رسید.
این ماموریت به ثبت تصاویری از سطح و بزرگترین قمر آن، شارون، پرداخته و سپس برای کمربند کوییپر به مسیر خود ادامه خواهد داد.
در ماه آوریل نیز کاوشگر داون ناسا به سرس خواهد رسید که بزرگترین سیارک در کمربند بین مریخ و مشتری است و تصور می‌شود در زیر پوسته خود از یخ آب برخوردار است.
6- بدترین شیوع ابولا متوقف خواهد شد
شیوع ابولا در گینه، لیبریا و سیرا لونا کاملا تحت کنترل درآمده است. آزمایشات دارویی در حال انجام بوده و کارآزمایی‌های بالینی واکسن بزودی آغاز خواهند شد. امید است این اخبار در کنار اقدامات ارتقایافته بهداشت عمومی بتواند تفاوت بارزی را در جهت توقف بدترین شیوع ابولا که تاکنون دیده شده، ایجاد کند.
7- سازمان فدرال هوانوردی آمریکا قوانین حریم هوایی برای پهپادها وضع خواهد کرد
کنگره آمریکا سازمان فدرال هوانوردی این کشور را موظف کرده که تا ماه سپتامبر راهی را برای ادغام پهپادها به حریم هوایی آمریکا پیدا کرده تا نه تنها انتقال بسته‌های پستی با آن‌ها را به واقعیت تبدیل کنند، بلکه همچنین کاربردهای دیگری برای دانشمندان از جمله مشاهده حیات وحش، اولید نقشه و نظارت بر مناطق بیابانی داشته باشند. اگرچه نشانه‌هایی وجود دارد که سازمان هوانوردی با وجود مقررات قانونی، به ضرب‌الاجل تعیین شده نخواهد رسید.
8- جهان به توافق‌نامه جدیدی برای محدود کردن تاثیرات تغییر آب‌وهوایی خواهد رسید
زمینه برای یک توافق‌نامه بین‌المللی در نشست‌های سازمان ملل در پاریس که ماه دسامبر برگزار خواهند شد، به منظور تلاش و محدود کردن انتشارات گازهای گلخانه در آینده پی‌ریزی شده است که از سال 2020 لازم‌الاجرا خواهد شد.
دو منتشرکننده بزرگ دی‌اکسیدکربن جهان یعنی چین و آمریکا در حال حاضر قراردادی را امضا کرده‌اند که این توافق‌نامه را ساده‌تر خواهد کرد. سوال موجود این است که با افزایش یافتن دی‌اکسیدکربن جوی به بیش از 400 بخش در بیشتر بخش‌های نیمکره شمالی در اکثر اوقات سال، آیا هرگونه اقدامی می‌تواند کافی باشد؟
9- بررسی ژنوم کامل یک انسان 400 هزار ساله برای یادگیری بیشتر در مورد اصلاح نژاد گونه‌های انسانی
متخصصان ژنتیک انسان‌شناسی در تلاش برای تعیین توالی کل ژنوم بقایای یک انسان Sima de Los Huesos هستند که در غاری در شمال اسپانیا کشف شده است.
این کار بسیار مشکل بوده و هنوز مشخص نیست که آیا این کار امکان‌پذیر است یا خیر، اما این پروژه می‌تواند چیزهای بیشتری در مورد پیوند گونه‌های انسان باستانی و باقی ماندن نژاد کنونی انسان آموزش دهد.
10- درمان ایدز به واقعیت نزدیکتر خواهد شد
ایدز همچنان قاتل عفونی برجسته جهان محسوب می‌شود اما اقدامات مهمی که در زمینه تشخیص و درمان انجام شده به این معنی است که در نقطه عطفی در مبارزه علیه ویروس اچ‌آی‌وی قرار داریم.
آزمایشگاههای تشخیصی به اندازه کوله‌پشتی قرار است وارد آفریقا شوند و داروهای جدید مانند Truvada می‌توانند از ابتلای افراد به ایدز در جایگاه اول جلوگیری کنند.
همچنین اگرچه سالها تلاش دانشمندان برای تولید واکسن هنوز به نتیجه نرسیده، اما به گفته محققان، بینش‌های جدید در مورد ساختار پروتئین‌های خاص اچ‌آی‌وی توانسته آن‌ها را بیش از گذشته در مسیر تولید یک واکسن واقعی قرار دهد.
11- واکسن تب دانگ در دسترس قرار خواهد گرفت
اگرچه تب دانگ همیشه مرگبار نیست، اما بیماری بسیار دردناکی است که نیمی از جمعیت جهان در خطر ابتلا به آن قرار دارند. همچنین این بیماری سالانه 20 هزار نفر را از بین برده و یکی از عوامل پیشتاز مرگ کودکان در کشورهای خاص به شمار می‌رود. اما واکسنی تولید شده که در برابر 60 درصد موارد عادی تب دانگ و 95.5 درصد گونه مرگبار و شدید این بیماری محافطت می‌کند.
این واکسن در نیمه دوم سال در دسترس قرار خواهد گرفت.
12- پروژه‌های پژوهشی بزرگ در زمینه هوش مصنوعی اولیم گامهای خود را برخواهند داشت.
با تولید هوش مصنوعی در سطوح انسانی، جهان دیگر مشابه قبل نخواهد بود و برخی دانشمندان بر این گمانند که زمان آن بزودی فرا خواهد رسید.
موسسه هوش مصنوعی آلن در سیاتل به برپایی یکی از سه برنامه آزمایشی هوش مصنوعی موسوم به پژوهشگر معنایی خواهد پرداخت که برای کمک به محققان در مواجهه با سیل تحقیقات جدیدی که به طور مداوم در جهان علمی منتشر می‌شوند، طراحی شده است.
علاوه بر آن، یک پژوهش جدید 100 ساله در مورد هوش مصنوعی به انتشار اولین گزارش خود در سال جاری خواهد پرداخت.
اواخر سال 2014، اریک هورویتز یک پژوهش 100 ساله را در دانشگاه استنفورد در مورد تاثیرات آینده هوش مصنوعی آغاز کرد. محققان اولین تحلیل خود در مورد حالت کنونی و آینده هوش مصنوعی را در اواخر سال 2015 منتشر خواهند کرد.
13- موسسات و پروژه‌های مرتبط با تحقیقات تغییردهنده جهان اولین گامهای خود را خواهند برداشت
در آمریکا، موسسه 100 میلیون دلاری علوم سلولی آلن برای نخستین بار به اجزای سازنده پایه حیات نگاه خواهد کرد.
در بریتانیا، موسسه ملی گرافن افتتاح خواهد شد و در آن به بررسی این ماده پرداخته خواهد شد که در نهایت می‌تواند همه چیز از فناوری سلول سوختی تا باتری و نیروی محاسباتی را دگرگون کند.
در فرانسه نیز تیم‌ها به مونتاژ اجزا برای ساخت پروژه انرژی همجوشی Iter خواهند پرداخت که بزرگترین راکتور گرماهسته‌ای ساخته شده تاکنون خواهد بود.
کریس هادفیلد، فضانورد بازنشسته کانادایی می‌گوید: «طی 100 سال ما از فیلمبرداری از برادران رایت به قرار دادن دوربینی بر روی قمر تیتان در فاصله 1.2 میلیارد کیلومتر زمین رسیده‌ایم.» در این گزارش به چند تغییردهنده احتمالی جهان که ممکن است در سال 2015 ظهور کنند، اشاره شده است.
اگر انسان بتواند مستعمره‌ای در مریخ بسازد، به موشک‌های فرودگری نیاز خواهد داشت که برای سفر بازگشت به زمین قابل استفاده مجدد باشند. همچنین چنین موشک‌هایی هزینه‌های سفرهای فضایی را بسیار کاهش خواهند داد.
درحالیکه موشک مرحله اول – انتها یا بزرگترین بخش موشک در پرتاب‌های خاص – هیچگاه برای استفاده مجدد بازیابی نشده بودند اما الون ماسک و شرکت اسپیس‌ایکس قصد دارند امسال این رویه را تغییر دهند.
این شرکت در روز 20 دی 93 با موفقیت توانست موشکی را مستقیما از ارتفاع حدود 80 کیلومتری بر روی یک کشتی در اقیانوس فرود آورد اما به دلیل برخورد سختی که با آن داشت، دیگر قابل استفاده نیست. اما سازندگان همچنان این تجربه را دارای پتانسیل خوب برای موفقیت‌های آینده می‌دانند و قصد دارند در طول سال جاری چندین پرتاب و فرود متعاقب را بر روی پلت‌فرمهای دریایی انجام دهند.
ماسک در اخبار دیگر اظهار کرده بود که شرکت اسپیس‌ایکس امیدوار است برنامه‌های سیستم انتقال مریخ را که کاملا متفاوت از سیستم‌های فالکون و دراگون است، معرفی کنند.
2- اولین نسخه از ربات C-3PO در فوریه به فروش می‌رسد
شرکت ژاپنی Softbank فروش ربات انسان‌نمای «فلفل» خود را که توسط شرکت فرانسوی Aldebaran Robotics ساخته شده، آغاز خواهد کرد. فلفل از موتور حسی برخوردار بوده که از هوش مصنوعی برای کمک به یادگیری احوالات انسان از طریق سرنخ‌های چهره و تجربیات قبلی استفاده می‌کند و همچنین به راحتی به زبان‌های ژاپنی، انگلیسی، اسپانیایی و فرانسوی را صحبت می‌کند.
اگرچه این ربات بیشتر به عنوان یک همراه تا یک یاور طراحی شده و برای مثال توانایی بهتری در خواندن دستورالعمل‌ها نسبت به استفاده از ابزار برای پخت غذا دارد، در طول زمان با افزوده شدن ابزارها و قابلیت‌های جدید از توانایی‌های بیشتری برخوردار خواهد شد.
3- اطلاعات بیشتری در مورد جهان نامرئی که آینه جهان ماست، بدست خواهیم آورد
برخورددهنده بزرگ هادرونی در ماه مارس پس از دو سال وقفه روشن خواهد شد و ذرات را با دو برابر قدرت بیشتر از قبل به هم خواهد کوبید. کسی نمی‌داند چه دانشی از این طریق بدست خواهد آمد اما یکی از احتمالات شامل کشف ذرات مرتبط با ماده تاریک است.
همچنین، وجود یا غیاب ذرات خاص می‌تواند نظریه ابرتقارن را ثبت یا رد کند که بر اساس آن یک جهان آینه جهان ما وجود دارد که از ذرات نامرئی دارای جرم ساخته شده و با آنچه قابل مشاهده بوده، مرتبط است.
4- بخش‌هایی از نظریه نسبت اینشتین بسته به کشف یا عدم کشف امواج گرانشی، اثبات یا رد خواهد شد
اگر فیزیک همانطور که اینشتین می‌گوید کار کند، باید امواج گرانشی در حال حرکت در فضا-زمان وجود داشته باشد. دو آزمایش در سال 2015 به ارائه بینش بهتر از این امواج خواهند پرداخت.
در ماه ژوئیه، فضاپیمای رهیاب لیسا برای آزمایش فناوری یک رصدخانه فضایی امواج گرانشی پرتاب خواهد شد.
بر روی زمین نیز حساس‌ترین آشکارسازهای موج گرانشی ساخته‌شده تاکنون موسوم به آشکارسازهای پیشرفته لیگو (LIGO) روشن خواهند شد.
5- نزدیکترین رصد از پلوتو و سرس انجام خواهد شد
ماموریت نیوهورایزنز (New Horizons) که در ژانویه 2006 و هشت ماه قبل از آنکه پلوتو سیاره نامیده شود، به فضا پرتاب شده بود، در ژوئیه پس از طی یک سفر پنج میلیارد کیلومتری به این سیاره کوتوله خواهد رسید.
این ماموریت به ثبت تصاویری از سطح و بزرگترین قمر آن، شارون، پرداخته و سپس برای کمربند کوییپر به مسیر خود ادامه خواهد داد.
در ماه آوریل نیز کاوشگر داون ناسا به سرس خواهد رسید که بزرگترین سیارک در کمربند بین مریخ و مشتری است و تصور می‌شود در زیر پوسته خود از یخ آب برخوردار است.
6- بدترین شیوع ابولا متوقف خواهد شد
شیوع ابولا در گینه، لیبریا و سیرا لونا کاملا تحت کنترل درآمده است. آزمایشات دارویی در حال انجام بوده و کارآزمایی‌های بالینی واکسن بزودی آغاز خواهند شد. امید است این اخبار در کنار اقدامات ارتقایافته بهداشت عمومی بتواند تفاوت بارزی را در جهت توقف بدترین شیوع ابولا که تاکنون دیده شده، ایجاد کند.
7- سازمان فدرال هوانوردی آمریکا قوانین حریم هوایی برای پهپادها وضع خواهد کرد
کنگره آمریکا سازمان فدرال هوانوردی این کشور را موظف کرده که تا ماه سپتامبر راهی را برای ادغام پهپادها به حریم هوایی آمریکا پیدا کرده تا نه تنها انتقال بسته‌های پستی با آن‌ها را به واقعیت تبدیل کنند، بلکه همچنین کاربردهای دیگری برای دانشمندان از جمله مشاهده حیات وحش، اولید نقشه و نظارت بر مناطق بیابانی داشته باشند. اگرچه نشانه‌هایی وجود دارد که سازمان هوانوردی با وجود مقررات قانونی، به ضرب‌الاجل تعیین شده نخواهد رسید.
8- جهان به توافق‌نامه جدیدی برای محدود کردن تاثیرات تغییر آب‌وهوایی خواهد رسید
زمینه برای یک توافق‌نامه بین‌المللی در نشست‌های سازمان ملل در پاریس که ماه دسامبر برگزار خواهند شد، به منظور تلاش و محدود کردن انتشارات گازهای گلخانه در آینده پی‌ریزی شده است که از سال 2020 لازم‌الاجرا خواهد شد.
دو منتشرکننده بزرگ دی‌اکسیدکربن جهان یعنی چین و آمریکا در حال حاضر قراردادی را امضا کرده‌اند که این توافق‌نامه را ساده‌تر خواهد کرد. سوال موجود این است که با افزایش یافتن دی‌اکسیدکربن جوی به بیش از 400 بخش در بیشتر بخش‌های نیمکره شمالی در اکثر اوقات سال، آیا هرگونه اقدامی می‌تواند کافی باشد؟
9- بررسی ژنوم کامل یک انسان 400 هزار ساله برای یادگیری بیشتر در مورد اصلاح نژاد گونه‌های انسانی
متخصصان ژنتیک انسان‌شناسی در تلاش برای تعیین توالی کل ژنوم بقایای یک انسان Sima de Los Huesos هستند که در غاری در شمال اسپانیا کشف شده است.
این کار بسیار مشکل بوده و هنوز مشخص نیست که آیا این کار امکان‌پذیر است یا خیر، اما این پروژه می‌تواند چیزهای بیشتری در مورد پیوند گونه‌های انسان باستانی و باقی ماندن نژاد کنونی انسان آموزش دهد.
10- درمان ایدز به واقعیت نزدیکتر خواهد شد
ایدز همچنان قاتل عفونی برجسته جهان محسوب می‌شود اما اقدامات مهمی که در زمینه تشخیص و درمان انجام شده به این معنی است که در نقطه عطفی در مبارزه علیه ویروس اچ‌آی‌وی قرار داریم.
همچنین اگرچه سالها تلاش دانشمندان برای تولید واکسن هنوز به نتیجه نرسیده، اما به گفته محققان، بینش‌های جدید در مورد ساختار پروتئین‌های خاص اچ‌آی‌وی توانسته آن‌ها را بیش از گذشته در مسیر تولید یک واکسن واقعی قرار دهد.
11- واکسن تب دانگ در دسترس قرار خواهد گرفت
اگرچه تب دانگ همیشه مرگبار نیست، اما بیماری بسیار دردناکی است که نیمی از جمعیت جهان در خطر ابتلا به آن قرار دارند. همچنین این بیماری سالانه 20 هزار نفر را از بین برده و یکی از عوامل پیشتاز مرگ کودکان در کشورهای خاص به شمار می‌رود. اما واکسنی تولید شده که در برابر 60 درصد موارد عادی تب دانگ و 95.5 درصد گونه مرگبار و شدید این بیماری محافطت می‌کند.
این واکسن در نیمه دوم سال در دسترس قرار خواهد گرفت.
12- پروژه‌های پژوهشی بزرگ در زمینه هوش مصنوعی اولیم گامهای خود را برخواهند داشت.
با تولید هوش مصنوعی در سطوح انسانی، جهان دیگر مشابه قبل نخواهد بود و برخی دانشمندان بر این گمانند که زمان آن بزودی فرا خواهد رسید.
موسسه هوش مصنوعی آلن در سیاتل به برپایی یکی از سه برنامه آزمایشی هوش مصنوعی موسوم به پژوهشگر معنایی خواهد پرداخت که برای کمک به محققان در مواجهه با سیل تحقیقات جدیدی که به طور مداوم در جهان علمی منتشر می‌شوند، طراحی شده است.
علاوه بر آن، یک پژوهش جدید 100 ساله در مورد هوش مصنوعی به انتشار اولین گزارش خود در سال جاری خواهد پرداخت.
اواخر سال 2014، اریک هورویتز یک پژوهش 100 ساله را در دانشگاه استنفورد در مورد تاثیرات آینده هوش مصنوعی آغاز کرد. محققان اولین تحلیل خود در مورد حالت کنونی و آینده هوش مصنوعی را در اواخر سال 2015 منتشر خواهند کرد.
13- موسسات و پروژه‌های مرتبط با تحقیقات تغییردهنده جهان اولین گامهای خود را خواهند برداشت
در آمریکا، موسسه 100 میلیون دلاری علوم سلولی آلن برای نخستین بار به اجزای سازنده پایه حیات نگاه خواهد کرد.
در بریتانیا، موسسه ملی گرافن افتتاح خواهد شد و در آن به بررسی این ماده پرداخته خواهد شد که در نهایت می‌تواند همه چیز از فناوری سلول سوختی تا باتری و نیروی محاسباتی را دگرگون کند.
در فرانسه نیز تیم‌ها به مونتاژ اجزا برای ساخت پروژه انرژی همجوشی Iter خواهند پرداخت که بزرگترین راکتور گرماهسته‌ای ساخته شده تاکنون خواهد بود.
آزمایشی که اشتباهاً ابتدا منجر به برداشت «گذر از سرعت نور» شد
اگه می‌تونی مــنو بــگیر! (همشهری آنلاین)
بر اساس اصول فیزیک که سابقه تایید یک صد ساله دارد، سرعت نور در خلاء که برابر با ۲۹۹,۷۹۲,۴۵۸ کیلومتر بر ثانیه است.
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 (جسمی با سرعتی نزدیک به سرعت نور) در اصطلاح «سرعت نسبیتی» خوانده می‌شود که طبق نظریه نسبیت خاص آلبرت اینشتین باعث بروز و ظهور تاثیرات عجیبی می‌شود.
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.
منیع:همشهری دانستنیها