نظريه نسبيت اينشتين هنوز نفس مي‌كشد!

[∆ MeRzaD ∆]

خبرها حكايت از آن داشتند كه مسافران ويژه تور اپرا با سرعت سيري سريع‌تر از سرعت نور مسير حركت را طي كرده بودند.
 
در واقع آنچه رسما در ابر آزمايشگاه سرن و در جريان آزمايش اپرا روي داد از اين قرار بود كه ذرات نوترينوي توليد شده در آزمايشگاه سرن حدود 60 نانو ثانيه زودتر از سرعتي كه نور اجازه مي‌دهد، در آزمايشگاه Gran Sasso در ايتاليا دريافت شده بودند.
 
اين نتيجه شگفت‌انگيز چنان موجي از حرف و حديث‌ها و دغدغه‌ها و شور و شوق در عموم علاقه‌مندان رشته‌هاي مختلف علوم به راه انداخت كه گويي از فردا بايد كتاب‌ها را عوض كرد، فيزيك را از نو بايد نوشت و براي دوم شدن نور بايد غصه خورد .
 
اما اين نتيجه غيرعادي در كنار آن موج بزرگ، موجي از هيجان و انگيزه را در ميان جامعه فيزيك به پا كرد و طي همين مدت كوتاه مقالات متعددي از سوي دانشمندان و بويژه فيزيكدانان در تلاش براي بي‌اعتبار كردن يا توضيح دادن نتايج اين آزمايش منتشر شده است.
اگر بخواهيم نسبت به واكنش‌هاي مطرح شده عليه نتيجه اين آزمايش قضاوت منصفانه و بي‌طرفي داشته باشيم، به نظر مي‌رسد كه احساس و برداشت كلي اهل فن آن است كه گروه اپرا بايد از مساله مهمي غفلت كرده باشند.
 
به عنوان نمونه‌اي شاخص از استدلال‌هاي منتشر شده در باب خطا بودن نتيجه آزمايش اپرا، مي‌توان به دلايل مطرح شده از سوي محققان دانشگاه گرانيگن هلند بر مبناي قانون نسبيت اشاره كرد كه از قضا دستمايه بحث‌هاي فراوان شمار ديگري از فيزيكدانان نيز قرار گرفته است.
اگر آزمايش اپرا را بررسي و مرور كنيم متوجه مفهوم ساده و محض آن مي‌شويم كه عبارت بوده است از اندازه‌گيري فاصله و زمان. فاصله كه تكليفش سر راست و روشن است و بين دو نقطه جغرافيايي قرار دارد.
 
سنجيدن موقعيت مكاني توليد ذرات نوترينو در سرن با استفاده از جي.پي.اس به طور قابل قبولي آسان است، اما سنجش قطعي موقعيت آزمايشگاه گرن ساسو در ايتاليا به واسطه قرار داشتن در پاي كوهي با ارتفاع چند هزار متري شايد به نظر دشوار بيايد.
 
با اين اوصاف، گروه اپرا مي‌گويند كه اين فاصله 370 كيلومتري را با دقت بسيار فراواني اندازه‌گيري كرده‌اند، اما در مورد زمان قضيه فرق مي‌كند و اندازه‌گيري فاصله زماني حركت نوترينوها از مبدا تا مقصد دشوارتر است.
 
گروه اپرا مي‌گويد كه با استفاده از ساعت‌هاي مستقر در هر دو سر مسير مي‌تواند لحظه توليد نوترينوها در مبدا و لحظه رديابي آنها را در مقصد با دقتي بي‌نظير اندازه‌گيري و تعيين كند، اما بخش بغرنج و پيچيده و چه‌بسا غلط انداز ماجرا همين ساعت‌ها و همگام نگاهداشتن دقيق آنها در هر دو طرف مسير است.
 
گروه اپرا اين مهم را با استفاده از ماهواره‌هاي جي.پي.اس انجام داده‌اند. ماهواره‌هاي جي.پي.اس مجموعه‌اي مشتمل بر 24 ماهواره است كه روي 3 مدار مختلف به دور زمين مي‌چرخند. هر ماهواره دائما در حال ارسال سيگنالي به سمت زمين است كه شامل داده‌هايي مانند زمان دقيق ارسال سيگنال و موقعيت ماهواره در مدار زمين است.
 
گيرنده‌هاي جي.پي.اس با دريافت اين اطلاعات از حداقل 3 ماهواره مي‌توانند موقعيت خود را روي زمين محاسبه كنند.
 
بايد توجه داشت كه ماجراي ثبت ركورد سرعت بيشتر از سرعت نور از همين جا مشكل‌دار مي‌شود و پاي برخي مفاهيم ضمني اضافي نظير مدت زمان سفر سيگنال‌هاي جي.پي.اس به زمين به اين سناريوي جنجالي باز مي‌شود كه گروه اپرا بايد در نظر مي‌گرفته، اما گويا از كنار آن به سادگي گذشته است.
 
محققان براي توضيح اين پديده به اثري اشاره مي‌كنند كه ظاهرا از جانب گروه آزمايش اپرا مورد غفلت يا اغماض واقع شده است كه به آن حركت نسبي ماهواره‌هاي جي.پي.اس نسبت به گيرنده گفته مي‌شود.
 
صرف‌نظر از سرعت ماهواره، امواج راديويي ناقل سيگنال‌هاي ارسالي از ماهواره‌هاي جي.پي.اس با سرعت نور سفر مي‌كنند، اما در اين ميان توجه به اين نكته ضروري است كه هرچند سرعت نور كميتي ثابت است و به چارچوب مرجع و اين كه زميني يا مداري باشد بستگي ندارد، اما اندازه‌گيري زمان طبق قانون نسبيت به اين امر بستگي دارد.
 
در مورد قضيه آزمايش اپرا، دو مرجع وجود دارد. آزمايش روي زمين انجام گرفته است، اما زمان‌سنجي توسط بازخواني سيگنال‌هايي صورت پذيرفته كه از ساعت‌هاي مستقر در مدار مخابره شده‌اند.
 
نكته: پس از نزديك يك قرن از اعلام نظريه نسبيت، مرزهاي دانش بشري بارديگر نگاه‌ها را به سوي نابغه دوران و تفكرات عالي وي معطوف ساخته و ثابت مي‌كند هنوز هم حق با اينشتين است
 
ماهواره‌هاي جي.پي.اس از غرب به شرق به دور زمين مي‌چرخند و برخي از آنها روي مداري با زاويه 55 درجه نسبت به استواي زمين قرار دارند و جالب است كه اين مسير كمابيش منطبق با مسير حركت نوترينوهايي بوده كه به نظر مي‌رسد سرعت نور را شكسته‌اند. پس از نقطه نظر ساعت مستقر در ماهواره جي.پي.اس، موقعيت مكاني مبدا و مقصد نوترينوها در آزمايش اخير در حال تغيير بوده‌اند.
از نگاه ماهواره جي.پي.اس، آشكار ساز ذره در ايتاليا به سمت منبع نوترينوها در فرانسه حركت مي‌كرده است و در نتيجه فاصله پيموده شده توسط اين ذرات از نگاه اين ماهواره كوتاه‌تر است.
 
كاملا طبيعي است كه اين موضوع كمي پيچيده به نظر برسد چون ما داريم درباره قانون نسبيت صحبت مي‌كنيم. گروه اپرا اين موضوع را ناديده گرفته بودند چون تصور آنها از ساعت، ابزاري ساكن روي زمين بوده است نه در حال چرخش در فضا.
 
اما اثر حركت نسبي ساعت‌هاي اتمي سوار بر ماهواره‌هاي جي.پي.اس تا چه حد تاثيرگذار است؟ محاسبات نشان مي‌دهد كه اين اثر موجب زودتر رسيدن نوترينوها به ميزان 32 نانوثانيه مي‌شود، اما به واسطه خطاي مشابهي كه در هر يك از دو سر مسير آزمايش در محاسبه زمان رخ مي‌دهد بايد ميزان اين تاثير مضاعف شود.
 
بنابراين تصحيح كل معادل 64 نانوثانيه است كه تقريبا با آنچه گروه اپرا اعلام مي‌كند، برابر است.
 
اين نتيجه‌گيري، قابل تحسين است ولي معلوم نمي‌كند كه مساله بالاخره حل شد يا هنوز بايد به دنبال جواب بهتري بگرديم.
 
با توجه به اين كه بررسي و ارزيابي موشكافانه بخشي ضروري از فرآيند علمي محسوب مي‌شود، ارائه‌كنندگان اين محاسبه جديد نيز بايد به نوبه خود تاب تحمل آن را داشته باشد كه از سوي جامعه علمي به طور كلي و از طرف گروه آزمايش اپرا به طور خاص، مورد بررسي قرار گيرند.
 
اگر اين استدلال به قوت و اعتبار خودش باقي بماند، جريان اندازه‌گيري ذراتي سريع‌تر از نور بجاي نقض نظريه نسبيت اينشتين، در نقش تأييدكننده ديگري از حقانيت آن عمل خواهند كرد.
 
نزديك به 100 سال از انتشار نظريه نسبيت اينشتين مي‌گذرد. اين نظريه بزرگ كه نه‌تنها در زمان خود بلكه حتي امروزه به وضوح نشان داده است كه قامت درك و توانايي‌هايي علمي بشريت براي فهم آن هنوز كوچك است، بار ديگر دستاويز آزمون و استدلال‌هاي علمي مهمي قرار گرفت و چنين به نظر مي‌رسد كه سربلند بيرون آمده است.
 
سال گذشته بود كه دانشمندان با انجام 5 آزمايش علمي مهم در زمينه پارادوكس زماني، حركت تقدمي اسپين، انحناي فضا ـ‌ زمان، پارادوكس زماني در ليزر و نسبيت در مقياس كلان به اين نتيجه رسيدند كه نظريه نسبيت هنوز نفس مي‌كشد و روز به روز بر حقانيت دنياي بزرگ آن صحه بيشتري گذاشته مي‌شود.
 
اكنون و پس از يك قرن از اعلام نظريه نسبيت، مرزهاي دانش بشري بار ديگر نگاه‌ها را به سوي نابغه دوران و تفكرات عالي وي معطوف ساخته و ثابت مي‌كند هنوز هم حق با اينشتين است.