اینشتین هم اشتباه کرد

ثابت کیهانی اینشتین

نام بردن از شایسته ترین متفکر زمانه به عنوان فردی که مرتکب اشتباه بزرگی شده است دشوار است. با این حال، گزارش شده است که خود آلبرت انیشتین از به اصطلاح ثابت کیهانی به عنوان “بزرگترین اشتباه” زندگی خود یاد کرده است.

در سال ۱۹۱۷، او ثابت کیهانی را که با حرف بزرگ یونانی لامبدا «Λ» نشان داده می‌شود، به عنوان بخشی از مقاله «ملاحظات کیهانی در نظریه نسبیت عام» معرفی کرد که به آکادمی علوم پروس در برلین ارائه شد.

این ثابت به این دلیل به وجود آمد که معادلات میدان انیشتین ناپایداری خاصی را در جهان نشان می داد که توسط نیروهای گرانشی ایجاد می شد. واقعیتی نگران کننده که باید به آن توجه شود.

این بی ثباتی دردسرساز بود زیرا در آن زمان، اجماع در جامعه علمی، که انیشتین را نیز در بر می گرفت، بر این بود که جهان اندازه خاصی دارد و ثابت است.

در دهه ۱۹۳۰، با اکتشافات جدید، ستاره شناس ادوین هابل شروع به پیشنهاد کرد که جهان در واقع ساکن نیست، بلکه دائما در حال انبساط است. مشخص شد که معادلات اولیه انیشتین در تمام مدت صحیح بوده و نیازی به ثابت کیهانی ندارند. اینشتین خودش متوجه این موضوع شد و مقاله خود را اصلاح کرد تا ثابت را حذف کند.

با این حال، در دهه ۱۹۹۰، ثابت کیهانی به روشی جدید به معادلات اینشتین بازگشت که به همان کشفی مرتبط بود که پیشتر آن را از بین برده بود.

 با مشاهدات جدیدی که نه تنها یک جهان در حال انبساط بلکه شتاب آن انبساط را نشان می‌داد، فیزیکدانان به این ایده رسیدند که آنچه ممکن است مسئول این شتاب باشد، یک انرژی کشف نشده موجود در فضا به نام «انرژی تاریک» است.

«خطای اینشتین»، یعنی لامبدای او، در واقع به وجود شکلی از گرانش اشاره کرده بود و اکنون به نظر می‌رسید که این نیروی محرکه مسئول شتاب کیهانی در نظر گرفته شده، انرژی تاریک است. یک ایده این است که ماده تاریک باعث ایجاد گرانشی می‌شود که جهان را در کنار هم نگه می‌دارد و انرژی تاریک نیروی متضادی است که جهان را منبسط می‌کند.

بحران Y۲K

تغییر هزاره در سال ۲۰۰۰ با وحشت ناشی از آنچه Y۲K یا خطای هزاره نامیده می‌شد، آغاز شد. برخی ادعا کردند که این اولین تهدید واقعی پایان دهنده تمدن عصر اطلاعات است. اما به رغم این هیاهوی چشمگیر Y۲K در نهایت تاثیر کمی داشت.

چه چیزی این هیاهو را ایجاد کرد؟ با نزدیک شدن به سال ۲۰۰۰، این تصور در جامعه علوم رایانه گسترش یافت که وقتی تاریخ به سال ۲۰۰۰ برسد، بسیاری از نرم‌افزارهای رایانه‌ای که جهان به آنها وابسته است نمی‌توانند سال صحیح را تشخیص دهند و این منجر به شکستی بزرگ در سراسر جهان برای صنایعی که به رایانه متکی هستند، می‌شود.

این نگرانی از این واقعیت ناشی می‌شد که بسیاری از برنامه‌ها فقط از دو رقم آخر برای نشان دادن سال‌ استفاده می‌کردند بنابراین وقتی هزاره جدید شروع شد، احتمالا نرم‌افزار نمی‌دانست که آیا سال ۱۹۰۰ است یا سال ۲۰۰۰.

ترس از اینکه یک فاجعه فناوری گسترده در اول ژانویه سال ۲۰۰۰ رخ دهد منجر به تشکیل یک کمپین بین‌المللی گسترده در بین برنامه نویسان، مشاغل و دولت‌ها برای به روز رسانی و ارتقاء برنامه‌ها و سیستم‌های حیاتی مختلف شد.

براساس برآوردهای پیش‌بینی شده، عدم انجام اقدامات پیشگیرانه می‌توانست تا ۶۰۰ میلیارد دلار خسارت اقتصادی به همراه داشته باشد، اگرچه خود این اقدامات حدود ۳۰۰ میلیارد دلار هزینه داشت. انتظار برای این آخرالزمان باعث شد بسیاری از مردم آب، غذا و حتی اسلحه گرم تهیه کنند. برخی ژنراتور خریدند و پول نقد از بانک‌ها برداشت کردند و انتظار بدترین اتفاق را داشتند.

خوشبختانه، مشکلات نسبتا کمی در زمان آغاز سال نو به وجود آمد. برخی از مشکلاتی که رخ داد شامل خرابی سیستم‌های فروش بلیت در برخی اتوبوس‌ها و قطارها، خاموش شدن برخی ماشین آلات در بیمارستان‌ها، اطلاعات نادرست در قبض فروشگاه‌ها و مواردی از این دست بود.

اگرچه مشکلاتی پیش آمد اما مقیاس آن‌ها در مقایسه با فروپاشی کامل تمدن که برخی انتظار آن را داشتند خیلی کمرنگ‌تر بود.

تخمین نادرست سن کیهان

پیشتر در این گزارش به نقش ادوین هابل در تغییر باور وجود ثابت کیهانی پرداخته‌ایم. اما خود او نیز اشتباه بزرگی در کارنامه خود دارد.

مقاله او در سال ۱۹۲۹ با عنوان «رابطه بین فاصله و سرعت شعاعی در میان سحابی‌های فرا کهکشانی» درک ما از جهان را دگرگون کرد و یکی از مهمترین اکتشافات علم مدرن را مطرح کرد، اینکه جهان در حال انبساط است.

 تحت آن چه به عنوان قانون هابل شناخته می‌شود، او نشان داد که کهکشان‌ها در حال دور شدن از ما هستند و آن‌هایی که از ما دورتر بودند با شتابی متناسب با فاصله خود دور می‌شوند. کهکشان‌های دورتر حتی با سرعت سریع‌تری از زمین دور می‌شوند.

همراه با این کشف، هابل تلاش کرد تا سن جهان را تخمین بزند و به این نتیجه رسید که جهان بین ۱.۵ تا دو میلیارد سال سن دارد.

متاسفانه، این یک خطای مهم بود، زیرا در دهه ۱۹۳۰، از طریق آزمایش‌های زمین شناسی رادیواکتیویته در سنگ‌ها مشخص شده بود که زمین حدود سه میلیارد سال سن دارد. بنابراین، چگونه سنگ‌ها می‌توانستند قدیمی‌تر از جهان باشند؟

آنچه که در نهایت معلوم شد این توضیح است که مقیاس فاصله کیهانی هابل که بر تحلیل او از ستارگان متغیر در حال حرکت قیفاووس متکی بود، بر اساس دانش ناقصی بوده است.

فاصله قیفاووسی بر اساس سرعت نوسانات روشنایی ستاره‌ها محاسبه شد. در دهه ۱۹۵۰، ستاره‌شناسان دریافتند که فاصله واقعی تا سحابی‌های مارپیچی دو برابر چیزی است که هابل تصور می‌کرد.

در واقع مشخص شد که دو نوع مختلف از ستارگان قیفاووسی وجود دارد. ستاره شناس آلمانی والتر بااد دریافت که ستارگان «جمعیت I» جوان‌تر، داغ‌تر و آبی‌تر هستند و در بازوهای مارپیچی کهکشان‌ها یافت می‌شوند. این ستاره‌ها مواردی بودند که هابل برای محاسباتش استفاده کرد.

همچنین ستارگان قدیمی‌تر، سردتر و قرمزتر به نام «جمعیت II» وجود داشتند که در نواحی مرکزی خوشه‌های کروی و مراکز کهکشانی یافت می‌شوند.

وقتی این موضوع مشخص شد، فواصل پیشنهادی هابل دو برابر شد و سن زمین را به آنچه با روش‌های دیگر تعیین شده بود نزدیک‌تر کرد. سن کهکشان در حال حاضر حدود ۱۳.۷ میلیارد سال تخمین زده شده است.

دایناسور پرنده‌شکل

در تلاشی کوتاه برای کامل کردن درخت تکامل با تقویت ارتباط بین دایناسورها و پرندگان، نشنال جئوگرافیک در ماه اکتبر سال ۱۹۹۹ اصطلاح کهن‌شکاری(Archaeoraptor) را معرفی کرد.

این مجله این اصطلاح را براساس نمونه‌ای ارائه کرد که به نظر می‌رسید حلقه گمشده واقعی در زنجیره پیچیده‌ای باشد که دایناسورها را به پرندگان متصل می‌کند.

در حالی که دیرینه‌شناسان از این پیشرفت هیجان زده بودند، ماهها بعد، این مجله مجبور شد مقاله خود را پس بگیرد، زیرا مشخص شد دایناسوری که ظاهرا اندازه مشابه یک بوقلمون دارد اصلا دایناسور نیست.

دیرینه شناس چینی ژینگ ژو(Xing Xu) این فسیل را بررسی کرد و دریافت که  آن ترکیبی از حیوانات مختلف است. با تجزیه و تحلیل بیشتر فهمید که کهن‌شکاری بیشتر یک اثر هنری است تا یک دایناسور واقعی و از ۸۸ قطعه سنگ و فسیل ساخته شده که شامل سه لایه می‌شود.

چه کسی پشت این تقلب بود؟ یک نظریه این است که یک کشاورز از استان لیائونینگ چین مسئول آن بوده است. در آنجا فسیل‌های زیادی از دوره کرتاسه اولیه کشف شده است. این کشاورز می‌توانسته تعدادی فسیل را ترکیب کند تا یک کشف علمی فرضی بسازد.

با این حال، دیرینه‌شناسان بیان کرده‌اند که کهن‌شکاری احتمالا توسط شخصی ساخته شده که آموزش مناسبی در آناتومی پرندگان و دایناسورها داشته زیرا به طور خاص شمایلی قابل قبول ایجاد کرده‌ است.

نوترینوهای سریع‌تر از نور

در سال ۲۰۱۱، اعلامیه‌ای دنیای علم را تکان داد. به نظر می‌رسد دانشمندان آزمایشگاه گرن‌ساسو(Gran Sasso) ایتالیا که روی پروژه اُپرا(OPERA) کار می‌کردند، یک پرتو نوترینو از سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای(CERN) مشاهده کردند که به نظر می‌رسید یک «ناهنجاری» است. نوترینوهایی که سریع‌تر از نور حرکت می‌کنند.

نوترینوها ذرات زیر اتمی هستند که به آنها “ذرات روح” نیز می گویند زیرا به سختی با چیزی تعامل دارند. با این حال، اعتقاد بر این است که آنها فراوان ترین ذرات جهان هستند که جرم دارند و ۱۰۰ تریلیون نوترینو در هر ثانیه بدون ایجاد آسیب از بدن ما عبور می کنند.

پروژه OPERA با مشارکت حدود ۱۸۰ فیزیکدان از ۲۸ موسسه انجام شد. چیزی که تیم اپرا در حین مشاهده بیش از ۱۵۰۰۰ نوترینو دریافتند این بود که به نظر می‌رسد نوترینوها ۶۰ نانوثانیه زودتر از حد معمول برای ذره‌ای که با سرعت نور حرکت می‌کنند شناسایی می‌شوند. این واقعیت که به نظر می رسد نشان می دهد که آنها در واقع سریعتر از سرعت نور حرکت می کنند.

این ادعای شگفت انگیز بسیاری از افراد جامعه را مجذوب خود کرد، اگرچه شک و تردیدهای زیادی نیز در مورد آن وجود داشت.

تا سال ۲۰۱۲، چندین مطالعه نشان داده بود که نوترینوها در واقع سریعتر از سرعت نور حرکت نمی کنند و این نتایج شگفت انگیز نتیجه یک اتصال فیبر نوری معیوب در سیستم زمان بندی آزمایش بود.