پدیده های ناشناخته در علم

پیام هایی از موجودات فضایی، آب شفابخش و انرژی لایتناهی. چنین پدیده هایی اگرچه زمانی افسانه ای و غیرقابل باور به نظر می رسیدند، اما اینك همگی به واقعیت های علمی بدل شده اند، پدیده هایی كه تبیین هریك چالشی اساسی برای علم مدرن امروز محسوب می شود. وجود چنین چالش هایی گواه آن است كه در آغاز قرن بیست و یكم، جهانی كه انسان با آن روبه رو است، هنوز همچنان در پرده ای از اسرار و ناشناختگی پوشیده است. آری، آخرین پیشرفت های علمی حاكی از آن است كه جهان بسیار ناشناخته تر و اسرارآمیزتر از آن است كه تاكنون می پنداشتیم. شاید پندارها و تصورهای ما از جهان فاصله بسیاری با حقیقت جهان داشته باشد و شاید این فاصله هیچ گاه پر نشود.
● ماده تاریك
اگر كامل ترین شناختی را كه اكنون نسبت به نیروی گرانش داریم، برای تبیین چگونگی چرخش كهكشان ها به كار بگیریم با مسئله عجیبی مواجه خواهیم شد: كهكشان ها با چنان سرعتی در حال چرخشند كه باید تاكنون مضمحل می شدند. به عبارت دیگر، در كهكشان ها آنقدر جرم وجود ندارد كه آنها را با سرعتی كه اكنون مشاهده می كنیم به چرخش درآورد. «ورا روبین» (Vera Rubin) اخترشناس موسسه كارنگی واشینگتن، اولین كسی بود كه در دهه ۱۹۷۰ به این مسئله عجیب و ناشناخته پی برد. بهترین عكس العمل فیزیكدان ها برای حل این مسئله آن بود كه فرض كنند ماده بیشتری در فضای درون كهكشان ها وجود دارد؛ ماده ای كه برای ما غیر قابل مشاهده است. اما مشكل اساسی در اینجا است كه تاكنون هیچ كس نتوانسته در مورد چیستی این «ماده تاریك» توضیح قابل قبولی ارائه دهد. در واقع باید گفت كه مسئله «ماده تاریك» شكافی اساسی را در دانش امروز بشر ایجاد كرده است. مشاهدات اخترشناسی حاكی از آن است كه ماده تاریك باید حدود ۹۰ درصد كل جرم جهان را تشكیل دهد و این مسئله وحشتناكی است كه ما از ماهیت این ۹۰ درصد جرم جهان هیچ چیز ندانیم.
• نتایج آزمایشات هومیوپاتی
«مادلین انیس» (Madeleine Ennis)، دانشمند داروشناس دانشگاه كوئینز ایرلند از مخالفان سرسخت هومیوپاتی (Homeopathy) بود. در هومیوپاتی گفته می شود كه اگر یك ماده دارویی را در آب حل كرده و فرآیند انحلال را آن قدر ادامه دهیم كه به لحاظ آماری حتی یك مولكول از ماده مزبور نیز در حجم مورد نظر باقی نماند، اثر دارویی این آب (كه از نظر علم شیمی عملاً با آب خالص تفاوتی ندارد) همچنان حفظ می شود. اما مخالفت «انیس» با هومیوپاتی همچنان ادامه داشت تا زمانی كه تصمیم گرفت عملاً دست به كار شده و با انجام آزمایشی علمی، یك بار برای همیشه پوچ بودن هومیوپاتی را نشان دهد. او در مقاله ای كه اخیراً منتشر كرده آزمایش های گروه خود را در مورد تاثیر های محلول فوق خالص هیستامین روی گلبول های سفید خون كه در بروز التهاب مؤثر بودند توضیح می دهد. آزمایش «انیس» در چهار آزمایشگاه علمی دیگر نیز عیناً تكرار شده و با كمال شگفتی مشخص شده است محلول های - هومیوپاتیك هیستامین - آنقدر رقیق شده اند كه احتمال وجود حتی یك مولكول هیستامین نیز در حجم معینی از آنها وجود ندارد، دقیقاً همانند هیستامین عمل می كنند (Inflammation Research, vol.۵۳,p.۱۸۱). «انیس» در انتهای مقاله خود چنین می نویسد: «از آنجایی كه ما از توضیح این پدیده عجیب و غریب عاجز بودیم، نتیجه آزمایش های خود را منتشر كردیم تا بدین وسیله دیگران نیز به تحقیق بیشتر در مورد این مسئله تشویق شوند.» و ادامه می دهد: «اگر آنچه اتفاق افتاده واقعیت داشته باشد، تاثیرات ژرفی بر علم خواهد گذاشت و در آن صورت ناگزیر خواهیم بود در بنیادهای تمامی فیزیك و شیمی تجدید نظر كنیم.»
● سیگنال فضایی ناشناخته
«جری امان» (Jerry Ehman) از دانشگاه ایالتی اوهایو در ۱۵ آگوست ۱۹۷۷ این سیگنال اسرارآمیز را با استفاده از رادیوتلسكوپ بیگ ایر (Big Ear به معنای گوش بزرگ) ثبت كرد. طول زمانی این سیگنال ۳۷ ثانیه بود.
امروزه پس از گذشت ۲۸ سال هنوز هیچ كس منبع آن سیگنال ناشناخته را كه از اعماق فضا منتشر می شد نمی داند. «امان» می گوید: «هنوز هم در پی توضیح قابل قبولی در مورد منبع آن سیگنال عجیب هستم.»
این سیگنال كه از سوی منبعی در صورت فلكی قوس منتشر می شد، محدوده فركانسی باریكی حول و حوش ۱۴۲۰ مگاهرتز داشت. این فركانس در محدوده ای از فركانس ها واقع است كه براساس توافق های بین المللی برای استفاده های مخابراتی ممنوع بوده و از آن استفاده نمی شود و همین امر، احتمال اینكه سیگنال ثبت شده، حاصل از تداخل امواج مخابراتی زمینی باشد را عملاً منتفی می كند، اما منابع نجومی دیگری نیز كه به طور طبیعی تابش می كنند، عموماً گستره فركانسی بسیار بالاتری دارند. پس منشاء این سیگنال فضایی اسرارآمیز چه بوده است؟ آیا ممكن است این سیگنال، توسط یك تمدن فرازمینی بسیار پیشرفته و از طریق یك آنتن فرستنده فوق العاده بزرگ و قدرتمند ارسال شده باشد؟
• انرژی تاریك
این مسئله یكی از مشهورترین و چالش برانگیزترین مسائل در حوزه فیزیك است. تا سال ۱۹۹۸ تمامی دانشمندان بر این باور بودند كه سرعت انبساط جهان در حال كاهش است اما در آن سال اخترشناسان با كمال شگفتی كشف كردند كه برعكس، انبساط جهان در حال شتاب گرفتن است. «كاترین فریز» (Katherine Freese)، كیهان شناس دانشگاه میشیگان در این باره می گوید: «نظریه پردازان كه هنوز از این اكتشاف شگفت انگیز بهت زده هستند، از آن زمان تاكنون برای ارائه توضیحی قابل قبول برای تبیین این پدیده اسرارآمیز دست و پا می زنند. ما امیدواریم كه مشاهده های آینده در مورد ابر نواخترها، خوشه های كهكشانی و غیره سرنخ های جدیدی را به ما ارائه دهند.»
یك احتمال آن است كه ویژگی خاصی از خلأ كه اختر فیزیكدان ها آن را «انرژی تاریك» نامیده اند، عامل شتاب گرفتن انبساط جهان باشد. احتمال دیگر آن است كه لازم باشد نظریه نسبیت عام اینشتین را در مقیاس های كیهان شناختی اصلاح كنیم. به هر حال این مسئله یكی از بزرگ ترین پرسش های بی پاسخ برای بشر امروز است.
● اثر پلاسبو
برای نشان دادن این اثر به یك نفر داوطلب نیاز است. آزمایش به این ترتیب انجام می شود كه به مدت چندین روز و در هر روز چندین مرتبه توسط عاملی، دردی در بدن شخص داوطلب ایجاد می شود. در هر بار، درد با استفاده از مرفین از بین می رود. آزمایش به همین ترتیب تا روز آخر ادامه می یابد. در روز آخر، بدون اطلاع شخص داوطلب به جای مرفین از محلول آب نمك (سالین) استفاده می شود. حدس بزنید چه اتفاقی می افتد؟ در كمال شگفتی، سالین درد را از بین می برد. این اثر شگفت انگیز، اثر پلاسبو (Placebo Effect) نام گرفته است.
«فابریتزیو بنوتی» (Fabrizio Benedetti) از دانشگاه تورین ایتالیا، آخرین مرحله از آزمایش پلاسبو را تغییر داد. او در آخرین مرحله آزمایش (كه از آب نمك به جای مرفین استفاده می شود) بدون اطلاع شخص داوطلب، ماده ای به نام نالاكزون (Naloxone) را نیز به محلول سالین اضافه نمود (نالاكزون دارویی است كه تاثیرات مرفین را خنثی می كند). آزمایش نتیجه ای كاملاً غیر قابل انتظار داشت. در این حالت، سالین دیگر درد را از بین نمی برد. اما چگونه می توان پدیده عجیب پلاسبو را توضیح داد؟ اكنون چندین دهه است كه پزشكان این اثر را كه حاكی از تاثیر ذهن انسان بر روی جسم او است، می شناسند. نتایج جدید حاصل از افزودن نالاكزون به آزمایش پلاسبو نیز به خوبی نشان می دهد كه ذهن می تواند اثری معادل فرآیندهای بیوشیمیایی در بدن داشته باشد.
بنوتی در آزمایش دیگری نشان داد كه طی آزمایش پلاسبو حتی می توان رعشه عضلانی را در بیماران مبتلا به پاركینسون كاهش داد (و به یاد داشته باشید كه این كار، تنها با استفاده از محلول آب نمك انجام می شود!) (Nature Neuroscience, vol.۷,p.۵۸۷). او در مورد نتایج این آزمایشات می گوید: «یك چیز مسلم است و آن این است كه ذهن بر روی سیستم بیوشیمیایی بدن تاثیر می گذارد.» اما مسئله اساسی آن است كه اكنون هیچ توضیح علمی برای تبیین چگونگی تاثیر متقابل ذهن- جسم وجود ندارد.● مسیر عجیب و غریب كاوشگر پایونیر
این داستان واقعی مربوط به دو سفینه فضایی است. كاوشگر اول یعنی پایونیر ۱۰ در ۱۹۷۲ و دیگری یعنی پایونیر ۱۱ یك سال بعد از آن به فضا پرتاب شد. هر دوی این كاوشگرها طی این مدت (بیش از ۳۰ سال) در حال دور شدن از سیاره ما و عبور از نواحی كاوش نشده منظومه شمسی بودند. اما مسئله عجیب در مورد آنها مسیری است كه تاكنون در اعماق فضا پیموده اند.
اندازه گیری ها نشان می دهد كه نیرویی ناشناخته در اعماق فضا سبب شتاب گرفتن و افزایش سرعت این كاوشگرها شده است. هرچند میزان این شتاب اندك است (حدود یك نانومتر بر مجذور ثانیه یا معادل یك ده میلیاردیم شتاب گرانش زمین) اما همین شتاب اندك تاكنون موجب تغییر مسیر پایونیر ۱۰ به اندازه ۴۰۰ هزار كیلومتر نسبت به مسیر پیش بینی شده گردیده است. در مورد پایونیر ۱۱ هرچند كه ارتباط مركز كنترل ناسا با این كاوشگر در سال ۱۹۹۵ قطع شد اما تا آن زمان، میزان تغییر مسیر آن از مسیر پیش بینی شده دقیقاً مشابه پایونیر ۱۰ بوده است. اما چه اتفاقی برای این دو سفینه در اعماق فضا افتاده است؟
هیچ كس پاسخ این پرسش را نمی داند. تاكنون چندین فرضیه نظیر وجود خطای نرم افزاری، تاثیر باد خورشیدی و همچنین وجود نشتی در منبع سوخت این كاوشگرها مطرح شده اند، اما بررسی های بیشتر تمامی این فرضیه ها را رد كرده است. بنابراین ممكن است عامل این نیرو، نوعی تاثیر گرانشی باشد كه برای بشر كاملاً ناشناخته است. در واقع برخی از فیزیكدان ها كه از توضیح این پدیده اسرارآمیز درمانده شده اند، آن را با برخی پدیده های غیرقابل توضیح دیگر (نظیر انرژی تاریك و یا متغیر بودن ثابت های بنیادین فیزیك) مرتبط می دانند.به هر حال دانشمندان برای بررسی دقیق تر این مسئله نیازمند ارسال كاوشگر جدیدی به مرزهای منظومه شمسی هستند تا به طور ویژه به بررسی تاثیرهای ناشناخته و غیرعادی گرانش در آن منطقه بپردازند. بنابر نظر برخی فیزیكدان ها، چنین بررسی هایی ممكن است به نگرشی كاملاً جدید در فیزیك منجر شود.
● همجوشی هسته ای سرد
به نظر می رسد پس از گذشت ۱۶ سال از مطرح شدن این پدیده، موج همجوشی سرد (Cold Fusion) دوباره به آزمایشگاه های تحقیقاتی جهان بازگشته است. در واقع مسئله همجوشی سرد، هیچ گاه از آزمایشگاه ها كاملاً بیرون نرفت. به عنوان مثال، تنها در آزمایشگاه های نیروی دریایی آمریكا در فاصله زمانی ۱۹۸۹ تا ،۱۹۹۹ بیش از ۲۰۰ آزمایش بر روی همجوشی سرد انجام شد تا مشخص شود آیا امكان وقوع واكنش های هسته ای انرژی زا در دمای اتاق وجود دارد یا خیر و اكنون بسیاری از محققان بر این باورند كه وقوع چنین پدیده شگفت انگیزی ممكن است (واكنشی كه تا پیش از آن تصور می شد تنها در دمای چندین میلیون درجه ای قلب ستاره ها ممكن است).
اگر همجوشی سرد قابل كنترل شود، بسیاری از مسائل انرژی جهان حل خواهد شد و بنابراین جای تعجب نیست كه وزارت انرژی آمریكا به نتیجه تحقیقات همجوشی سرد، علاقه مند باشد. وزارت انرژی آمریكا در دسامبر ۲۰۰۴ طی یك بررسی مشروح بر روی مجموعه آزمایش های انجام شده در ارتباط با همجوشی سرد این مسئله را یك مسئله باز اعلام كرد و از تامین منابع مالی برای انجام آزمایش های بیشتر در مورد این پدیده ناشناخته خبر داد.
این حركت وزارت انرژی آمریكا، چرخشی ۱۸۰ درجه ای در باورهای قبلی محسوب می شود. اولین گزارش رسمی این وزارتخانه در مورد مسئله همجوشی سرد به ۱۵ سال پیش بازمی گردد. در آن گزارش آمده بود كه آزمایش های «مارتین فلشمن» (Martin Fleischmann) و «استنلی پونز» (Stanley Pons) از دانشگاه یوتا كه برای اولین بار در جهان، امكان وقوع همجوشی سرد را در ۱۹۸۹ مطرح كرده بودند، غیر قابل تكرار و احتمالاً نادرست است. این دو فیزیكدان طی آزمایشی به این نتیجه رسیده بودند كه با فروبردن الكترودهایی از جنس پالادیم در آب سنگین می توان مقدار فراوانی انرژی آزاد كرد. آنها معتقد بودند كه اِعمال ولتاژی بر روی الكترودهای مزبور، منجر به نفوذ و حركت هسته های دوتریم در شبكه مولكولی پالادیم شده و با غلبه بر نیروی دافعه الكترواستاتیك، این هسته ها به همدیگر جوش خورده و انرژی آزاد می كنند. اما مسئله اصلی در مورد پدیده همجوشی سرد آن است كه براساس تمامی نظریه های پذیرفته شده علمی، وقوع همجوشی هسته ای در دمای اتاق، پدیده ای غیرممكن است. «دیوید ناگل» (David Nagel) از دانشگاه جورج واشینگتن در این باره معتقد است همان گونه كه ۴۰ سال طول كشید تا پدیده ابررسانایی توسط علم تبیین شد، نمی توان امكان وقوع همجوشی سرد را (حتی اگر علم فعلی بشر آن را غیرممكن بداند) نادیده گرفت.
● مسئله افق كیهانی
جهان ما در مقیاس كیهانی به طرز شگفت انگیزی یكنواخت به نظر می رسد. اگر از یك سوی جهان قابل مشاهده تا سوی دیگر آن نظر افكنیم، خواهیم دید كه تابش ریزموج پس زمینه كیهانی (Cosmic Microwave Background Radiation) كه تمامی كیهان را پر كرده است، در سرتاسر جهان دمایی یكسان دارد. ممكن است این مسئله در نگاه اول، چندان عجیب و غریب به نظر نرسد اما به یاد داشته باشیم كه دو سوی كیهان قابل مشاهده، ۲۸ میلیارد سال نوری با همدیگر فاصله دارند و این در حالی است كه از عمر جهان ما تنها ۱۴ میلیارد سال می گذرد.
از آنجایی كه هیچ چیز نمی تواند سریع تر از نور حركت كند پس برای تابش گرمایی هیچ راهی وجود نداشته كه در این مدت كوتاه، از یك افق كیهانی به افق دیگر رسیده و نقاط گرم تر و سردتر را متعادل كرده و تعادل گرمایی موجود در كیهان را كه امروزه مشاهده می شود ایجاد نماید.
این «مسئله افق كیهانی» دردسر بزرگی برای كیهان شناسان محسوب می شود، آنچنان دردسری كه در بعضی موارد برای رهایی از آن، دست به دامان راه حل های نه چندان معقولی نظیر مدل «تورم كیهانی» ((Inflationary Model شده اند (و اصطلاحاً خود را از چاله به چاه انداخته اند). در مدل تورمی چنین فرض می شود كه كل جهان در اولین لحظات پس از پیدایش خود دچار یك انبساط ناگهانی فوق العاده عظیم شده است، به طوری كه تنها ظرف ۳۳-۱۰ ثانیه، ۱۰۵۰ برابر شده است! هرچند با چنین فرضی می توان مسئله افق كیهانی را حل شده پنداشت، اما همان طور كه «مارتین ریس» (Martin Rees)، اخترفیزیكدان مشهور دانشگاه كمبریج می گوید: «مشكل اصلی اینجاست كه هیچ كس نمی داند چه عاملی می توانسته این انبساط ناگهانی (تورمی) را ایجاد كرده باشد.»
بنابراین در عمل، نظریه تورمی یكی از مسائل جهان را حل می كند اما مسئله دیگری به جای آن ایجاد می كند. فرض دیگری كه می تواند مسئله افق كیهانی را حل كند، فرض متغیر بودن سرعت نور است، اما باز هم چرایی این تغییر، بی پاسخ می ماند. خلاصه اینكه باید گفت یكنواختی تابش ریز موج پس زمینه كیهانی، علتی ناشناخته دارد.
● پرتوهای كیهانی با انرژی فوق العاده زیاد
بیش از یك دهه است كه فیزیكدان ها پرتوهای كیهانی ای را مشاهده كرده اند كه براساس نظریه های موجود نباید وجود داشته باشند! پرتوهای كیهانی ذراتی زیر اتمی هستند كه با سرعتی نزدیك به سرعت نور در گستره كیهان در حركتند. این ذرات عموماً پروتون هستند، هرچند كه هسته های اتمی سنگین نیز در میان آنها به چشم می خورد. دانشمندان بر این باورند كه منبع برخی از این پرتوها احتمالاً انفجار های عظیم ابر نواختری است، اما چگونگی ایجاد پرانرژی ترین این پرتوها - كه پرانرژی ترین ذراتی هستند كه در جهان مشاهده شده اند - هنوز برای بشر ناشناخته است. براساس نظریه های پذیرفته شده در فیزیك، این پرتوهای كیهانی تنها می توانند از منبعی در درون كهكشان ما ایجاد شده باشند و نه خارج از آن. اما اخترشناسان هیچ منبعی را در درون كهكشان پیدا نكرده اند كه بتواند چنین ذرات پرانرژی ای ایجاد كند. پس این ذرات پرانرژی از كجا آمده اند؟
● ثابت های متغیر فیزیك
در سال ،۱۹۹۷ اخترشناسی به نام «جان وب»
(John Webb) با همكاری گروهش از دانشگاه نیوساوث ولز استرالیا، نوری را كه از اختروش های دوردست به زمین می رسد، تجزیه و تحلیل كرد. نور این اختروش ها طی سفر ۱۲ میلیارد سال نوری تا زمین از میان ابرهای میان ستاره ای حاوی عنصر های فلزی نظیر آهن، نیكل و كرم عبور می كنند. وِب دریافت كه انرژی فوتون های جذب شده از نور اختروش ها توسط اتم های فلزی مزبور با آنچه مورد انتظار است، تفاوت دارد.
اگر چنانچه مشاهد ه های انجام شده صحت داشته باشد، تنها توضیح قابل قبول برای این پدیده عجیب آن است كه باید ثابت آلفا (كه یكی از ثابت های بنیادین فیزیك محسوب می شود) در زمانی كه نور اختروش در حال عبور از میان ابرهای میان ستاره ای بوده، مقداری متفاوت از مقدار فعلی داشته باشد. اما این امر خود، تحولی اساسی در علم فیزیك محسوب می شود، چرا كه آلفا ضریب ثابت فوق العاده مهمی است كه چگونگی برهم كنش نور با ماده را تعیین می كند. علاوه بر آن، این كمیت براساس نظریه های فعلی باید مقداری ثابت داشته باشد، چراكه خود به ثابت های بنیادین دیگری نظیر بار الكترون، سرعت نور و ثابت پلانك وابسته است (مگر آنكه برخی از این ثابت های بنیادین نیز متغیر بوده و با گذشت زمان تغییر كنند).
در ابتدا هیچ فیزیكدانی نمی خواست صحت اندازه گیری های انجام شده توسط وِب را بپذیرد. حتی خود «وب» و تیمش نیز سال ها در تلاش بوده اند تا بلكه خطایی در اندازه گیری های خود بیابند، اما تمامی این تلاش ها تاكنون بی نتیجه بوده است.

New Scientist,Mar.۱۹.۲۰۰۵
مایل بروكس
ترجمه: شهاب شعری مقدم

منبع : روزنامه شرق