مسافرت در كهكشانها از مسیر فضای فوق فضا!

موسسه آمریكایی هوانوردی و فضانوردی هر سال به بهترین مقالاتی كه در كنفرانس سالانه این موسسه برگزار شود جوایزی اعطا می‌كند.

جایزه سال ‪ ۲۰۰۵‬در گروه پروازهای فضایی با استفاده از سوختهای هسته‌ای و مسافرتهای فضایی آینده به مقاله‌ای تعلق گرفت كه خواستار انجام آزمونهای تجربی بر روی یك نوع موتور شگفت‌انگیر جدید شده است.

بر طبق این مقاله موتور جدید قادر است سفینه فضایی را از مسیر یك بعد تازه فضایی با سرعتی حیرت انگیز انتقال دهد. سفینه مجهز به این موتور می‌تواند زمین را ظهر ترك كند و برای شام در كره ماه باشد. تنها یك نكته ضعف در مورد این مقاله وجود دارد و آن اینكه از فیزیكی استفاده می‌كند كه هنوز بخوبی شناخته نشده است.

سوال این است كه آیا ایده مطرح شده در این مقاله كارایی دارد یا نه؟ به نوشته هفته‌نامه "نیو ساینتیست"، موسسه هوانوردی و فضانوردی آمریكا ‪ American Institute of Aeronautics and Astronautics‬از این مقاله استقبال كرده و ارتش آمریكا نیز توجهش به این نوع موتورهای فضایی جلب شد، یك محقق موتورهای سفینه‌های فضایی در وزارت انرژی آمریكا كه در آزمایشگاه ملی ساندینا تحقیق می‌كند اعلام كرده كه آماده است این ایده را مورد آزمایش قرار دهد.

علیرغم آنكه بسیاری از فیزیكدانان از نظریه‌ای كه این ایده به آن متكی است چیزی سر در نمی‌آورند، اما پاولوس میكلیدیس مهندس هوافضایی كه در دانشگاه ایالتی آریزونا تحقیق می‌كند و داور مقاله برنده بوده، تاكید دارد كه به قضاوت خود در خصوص این مقاله پای بند است.

به گفته او هرچند ایده‌هایی شبیه به ایده این مقاله در گذشته نیز مطرح شده اما موضوع مورد بحث این مقاله كاملا بی‌نظیر است.

اگر ایده این مقاله مورد ازمایش قرار گیرد شیوه‌های تازه‌ای از نحوه تعامل میان نیروهای طبیعت را آشكار می‌سازد كه بكلی آینده مسافرتهای فضایی را دستخوش تغییر خواهد ساخت.

با این شیوه سفر به مریخ دیگر شش ماه به طول نمی‌انجامد بلكه رفت و برگشت به سیاره سرخ تنها به پنج ساعت زمان نیاز دارد. به این ترتیب همه نگرانیهای كنونی در این خصوص كه طول اقامت فضانوردان در فضا موجب تحلیل رفتن عضلات و ماهیچه‌های آنان و یا اسیب دیدن مولكول دی ان آ در سلولهای بدنشان به واسطه برخورد پرتوهای كیهانی می‌شود، بكلی برطرف خواهد شد.

از همه مهمتر اینكه این دستگاه جدید سفر به ستارگان را نیز برای نخستین بار به امر عملی بدل می‌سازد. اما سوال این است كه آیا حركت در فضای فوق فضا به شیوه هایپر درایو ‪ hyperdrive‬امكانپذیر است یا نه؟ برای پاسخ دادن به این پرسش باید با اندیشه‌های یك فیزیكدان گمنام به نام بوركهارد هایم ‪ Burkhard Heim‬آشنا شد. هایم در دهه ‪ ۱۹۵۰‬در مسیر تلاش برای حل تعارض میان مكانیك كوانتومی و نظریه نسبیت عام، شروع به بررسی ایده موتورهای پیشبرنده به شیوه هایپر درایو كرد.

مكانیك كوانتوم رفتار ذرات در جهان بسیار ریز را توضیح می‌دهد در حالیكه نسبیت عمدتا با نیروی جاذبه اجرام بزرگ كیهانی سروكار دارد. این دو نظریه هر یك در حوزه خود یعنی جهان صغیر و جهان كبیر بسیار موفقند.

اما تعارض میان آندو زمانی مطرح می‌شود كه دانشمندان می‌كوشند تا بافتار خود فضا را مورد بررسی قرار دهند. بر حسب نظریه نسبیت پیوستار زمان-مكان یك بافتار فعال و قابل انعطاف است كه دارای چهار بعد است. سه بعد مكان و یك بعد زمان.

این بافتار هرگاه جرم سنگینی در آن قرار داده شود نظیر یك صفحه لاستیكی كه وزنه سنگینی روی آن قرار داده شود دچار انحنا می‌گردد و ابعاد چهار گانه‌اش اعوجاج پیدا می‌كند.

اما نظریه مكانیك كوانتومی از سوی دیگر فضا را به صورت یك هستار ثابت كه دارای موقعیتی انفعالی در نظر می‌گیرد. بر طبق نظریه كوانتومی خود فضا نیز به نحوی ساخته شده از اجزا غیر پیوسته كوانتومی است .

هایم در دهه ‪ ۱۹۵۰‬اقدام به بازنویسی معادلات نسبیت در درون یك چارچوب كوانتومی كرد. او از ایده اینشتین در این خصوص كه نیروی جاذبه از ابعاد چهارگانه فضا به وجود می‌آید استفاده كرد. اینشتین می‌گفت آنچه كه نیروی جاذبه نامیده می‌شود در واقع عبارت است از انحنای فضا تحت تاثیر یك جرم معین.

اما هایم به این ایده این نكته را اضافه كرد كه همه نیروهای بنیادین طبیعت از جمله نیروی الكترومغناطیس نیز مانند نیروی جاذبه از ابعاد فضا به وجود می‌آیند، هرچند كه این ابعاد بالاتر از چهار بعد متعارف هستند. او در ابتدا چهار بعد اضافی برای كیهان در نظر گرفت اما بعد دو بعد را كنار گذارد و تعداد ابعاد كیهان را شش تا به حساب آورد.

در این جهان شش بعدی هایم دو نیروی جاذبه و الكترو مغناطیس به یكدیگر پیوسته و كوپله شده هستند. ما حتی در كیهانی كه با آن آشنا هستیم نیز می‌توانیم نوعی ارتباط میان این دو نیرو پیدا كنیم.

این ارتباط را می‌توان در رفتار ذرات بنیادین نظیر الكترون مشاهده كرد.

یك الكترون هم جرم دارد و هم بار الكتریكی. زمانی كه الكترون تحت تاثیر میدان جاذبه قرار گیرد بار الكتریكی آن در اثر به حركت در آمدن یك میدان مغناطیسی بوجود می‌آورد و از تركیب دو میدان الكتریكی و مغناطیسی نیروی الكترومغناطیس تولید می‌شود.

بر عكس اگر از نیروی الكترومغناطیس برای به حركت در آوردن الكترون استفاده كنیم در آن صورت میدان جاذبه‌ای كه همراه آن است نیز به حركت در می‌آید.

در جهان چهار بعدی نمی‌توان با تغییر میدان الكترومغناطیس شدت میدان جاذبه را تغییر داد اما در كیهان شش بعدی هایم این محدودین برطرف می‌شود.

هایم مدعی شد كه این امكان وجود دارد كه انرژی الكترومغناطیس را به انرژی جاذبه تبدیل كرد و بالعكس و گمانزنی كرد كه یك میدان مغناطیسی گردنده می‌تواند تاثیر میدان جاذبه را بر روی یك سفینه فضایی آنقدر كاهش دهد كه سفینه بتواند از زمین به هوا بلند شود.

زمانی كه هایم در سال ‪ ۱۹۵۷‬ایده خود را مطرح ساخت با استقبال زیاد روبرو شد. ورنر فن براون مهندس آلمانی مسوول ساخت موشكهای یو ‪ ۲‬در آلمان نازی كه بعد از جنگ به آمریكا رفت و موشكهای ساترن را برای ناسا طراحی و تكمیل كرد و با استفاده از آن موفق شد انسان را بر سطح كره ماه فرود آورد از هایم سوال كرد كه آیا با توجه به ایده او، موشك پر هزینه ساترن ارزش ساخت دارد یا نه؟
در نامه‌ای كه پاسكال جوردن فیزیكدان برجسته آلمانی و متخصص فیزیك نسبیت و همكار نزدیك فیزیكدانان سرشناسی مانند "ماكس بورن" و " ورنر هایزنبرگ" در سال ‪ ۱۹۶۴‬برای هایم نوشت به او گفت كه ایده‌اش آن اندازه حائز اهمیت است كه آزمون موفق تجربی آن می‌تواند بدون تردید جایزه نوبل را برای وی به ارمغان آورد.

خود جوردن در آن هنگام عضو كمیته‌ای بود كه برندگان جوایز نوبل را تعیین می‌كرد.

اما همه این توجهات صرفا منجر به آن شد كه هایم خود را از نظار عمومی كنار بكشد. یك علت این امر ان بود كه وی از معلولیت شدید بدنی ناشی از یك انفجار شدید در دوران نوجوانی رنج می‌برد. اما هایم در عین حال اكراه داشت كه نظریه خود را بدون یك محك تجربی محكم ارائه كند.

او هیچگاه زبان انگلیسی را فرانگرفت زیرا نمی‌خواست كارهای علمیش به زبانهای دیگر عرضه شود. در نتیجه این امر تنها شمار اندكی از افراد از تحقیقات او مطلع بودند و هیچ یك از آنان نیز اقدامی برای تامین بودجه لازم برای انجام تحقیقات او صورت ندادند.

در سال ‪ ۱۹۵۸‬یك شركت هوافضای آلمانی به بولكو بودجه اندكی در اختیار هایم قرار داد اما این پول برای انجام آزمون تجربی كفایت نمی‌كرد.

در دورانی كه هایم منتظر تهیه پول لازم بود مدیر شركت بولكو یعنی لودویگ بولكو ‪Ludwig B‬ن‪ lkow‬او را تشویق كرد كه كار روی نظریه‌اش را ادامه دهد. هایم این توصیه را به كار بست و یكی از نتایجی كه به دست آورد اثبات قضیه‌ای بود كه منجر به رشته از فرمولها برای محاسبه جرم ذرات بنیادین شد. نكته جالب آنكه نظریه‌های متعارف مربوط به ذرات بنیادین نتوانسته بودند چنین فرمولی را پیدا كنند و در تعیین جرم ذرات با مشكل روبرو بودند.

هایم دیدگاه كلی خود را در سال ‪ ۱۹۷۷‬در نشریه علمی موسسه ماكس پلانك به چاپ رساند و این تنها مقاله داوری شده وی است كه انتشار یافته. در این مقاله او با زبانی غامض و پیچیده كه تعداد فیزیكدانانی كه می‌توانند ادعا كنند آن را فهمیده‌اند زیاد نیست، راهی برای محاسبه جرم ذرات بنیادین با استفاده از مشخصه‌هایی مانند بار اكتریكی و اندازه حركت زاویه‌ای آنها پیشنهاد كرده است.

اما علیرغم زبان دشوار این مقاله، قضیه‌ای كه هایم اثبات كرده بود با موفقیت فراوان همراه شد. مدل استاندارد مربوط به ذرات بنیادین كه كم و بیش در میان همه فیزیكدانان به عنوان بهترین مدل در مورد ذرات بنیادین پذیرفته شده است، نمی‌تواند جرم این قبیل ذرات را پیش بینی كند.

حتی شیوه‌های پذیرفته شده تخمین زدن جرم این ذرات به صورت نظری، كه از آن با نام "كوانتوم شبكه‌ای كرومودینامیك " ‪quantum chromodynamics‬ ‪ lattice‬یاد می‌شود تنها می‌تواند عددی برای جرم ذرات بنیادین بدست آورد كه مقدارش بین یك تا ‪ ۱۰‬درصد مقداری است كه در تجربه به دست می‌آید.

اما در سال ‪ ۱۹۸۲‬زمانی كه محققان آلمانی در مركز الكترون سینكروترون در هامبورگ از قضیه هایم برای پیش بینی جرم ذرات بنیادین استفاده كردند جوابی كه كامپیوتر ارائه داد با دقت زیاد معادل جوابی بود كه از آزمایش به دست آمده بود.

تنها عاملی كه اندكی دقت پیش بینی را كم می‌كرد كمیات مربوط به ثابتهای بنیادین كیهان بود كه مقادیر دقیق آن در دسترس فیزیكدانان قرار نداشت. دو سال بعد از مرگ هایم در سال ‪ ۲۰۰۱‬زمانی كه همكار دیرینه او با استفاده از كمیتهایی دقیق‌تر مجددا جرم ذرات بنیادین را محاسبه كرد، نتایج بدست آمده با دقت بیشتری با نتایج تجربی تطابق داشت.

اما هایم پس از انتشار فرمول خود دیگر به موضوع فضای فوق فضا ‪ hyperspace‬و استفاده از نیروی پیشران در این فضا نپرداخت و تحقیق در مورد آن را پیگیری نكرد.

در عوض در پاسخ به درخواستها درباره اطلاعات بیشتر درباره نظریه‌اش در خصوص تعیین جرم ذرات او وقت خود را صرف تالیف سه كتاب به المانی كرد كه در آن به تفصیل جزییات نظریه خود را توضیح داد.

تنها در سال ‪ ۱۹۸۰‬و هنگامی كه كتابهای او نظر یك مسوول بازنشسته اداره ثبت اختراعات را در اتریش به خود جلب كرد ایده استفاده از نیروی پیشران در فضای فوق فضا در حیطه عمومی مطرح شد.

"والتر دروشر" بازنشسته، با نگاهی دوباره به ایده‌های هایم روایت بسط یافته‌ای از نظریه او را در مورد فضاهای شش گانه مطرح و دو بعدی را كه هایم كنار گذارده بود نیز مجددا احیا كرد نتیجه این اقدام یك نظریه جدید موسوم به "فضای هایم- دروشر ‪ " scher space Heim-Dr‬بود كه توصیفی ریاضی از یك كیهان هشت بعدی به شمار می‌رفت.

دروشر مدعی است كه از این مدل می‌توان نیروهای شناخته شده در فیزیك مربوط به كیهان چهار بعدی را استنتاج كرد. این نیروهای چهارگانه عبارتند از نیروی جاذبه، نیروی الكترومغناطیس، نیروی بین هسته‌ای ضعیف و نیروی بین هسته‌ای قوی.

اما این نظریه حاوی نكات بیشتری است. به گفته دروشر اگر نظر هایم درست باشد در آن صورت ما ناگزیریم دو نیروی بنیادی تازه را نیز وضع كنیم و وجودشان را بپذیریم. این دو نیرو به نیروی جاذبه ارتباط دارند. یكی از این دو نیرو یك نیروی دافعه است مشابه آنچه كه اكنون فیزیك جدید از آن با عنوان انرژی تاریك ‪ dark energy‬یاد می‌كند .

این نیرو ظاهرا مسوول انبساط اجزای كیهان است. نیروی دیگر احتمالا نیروی است كه می‌توان از آن برای به حركت در آوردن موشكها و سفاین فضایی بدون مصرف سوخت استفاده كرد.

این نیرو محصول تعامل میان دو بعد پنجم و ششم در كیهانی است كه هایم توصیف می‌كند با دو بعد هفتم و هشتم كه دروشر اضافه كرده است. این نیرو یك زوج فوتون گرانشی ‪ gravitophoton‬تولید می‌كند. اینها ذراتی واسطه تبدیل انرژی الكترومغناطیس به انرژی جاذبه و بالعكس هستند.

دروشر با همكاری "یواخیم هاوسر" فیزیكدان و استاد علوم كامپیوتر در دانشگاه علوم كاربردی در سالزیتگر در آلمان در تلاش است تا این مدل نظری را به مجموعه‌ای قابل آزمایش تجربی تبدیل كند.

مقاله‌ای كه این دو نفر مشتركا تولید كرده‌اند با عنوان "راهنمائیهایی برای یك دستگاه پیشران فضایی با تكیه به نظریه كوانتومی هایم" همان مقاله ای است كه موسسه هوانوردی و فضانوردی آمریكا به آن جایزه داده است.

موسسه فضایی آمریكا (ناسا) در گذشته دعاوی مشابهی در خصوص "كاهش جاذبه" یا "ایجاد نیروی ضد جاذبه" را مورد بررسی قرار داده اما به گفته دروشر این نظریه با نظریه‌های قبلی تفاوت دارد.

این نظریه درباره یك نیروی ضد حاذبه نیست بلكه درباره میدانهایی بكلی جدید با خواص تازه است و هاوسر مدعی شده كه آزمایش می‌تواند این نظریه را تایید كند.

برای انجام آزمایش باید یك حلقه گردان بسیار بزرگ را در بالای یك سیم پیچ ابر-رسانا قرار داد تا یك میدان مغناطیسی بسیار قدرتمند بوجود آورد. اگر جریانی كه در سیم پیچ برقرار است به اندازه كافی بزرگ و میدان مغناطیسی به اندازه كافی شدت داشته باشد، انگاه به ادعای دروشر میدان الكترومغناطیسی كه از تركیب ایندو تولید می‌شود، می‌تواند چنان از شدت میدان جاذبه بكاهد كه حلقه گردان بالای آن به حال شناور در آید.

به گفته دروشر و هاوسر برای آنكه بتوان تاثیر میدان جاذبه زمین را بر روی یك سفینه ‪ ۱۵۰‬تنی بكلی از بین برد، باید شدت میدان مغناطیسی در حدود ‪ ۲۵‬تسلا باشد.

چنین میدانی ‪ ۵۰۰‬هزار مرتبه قدرتمندتر از میدان مغناطیسی كره‌زمین است. در حال حاضر دانشمندان می‌توانند با استفاده از پالسهای مغناطیسی بسیار كوتاه میدانی با شدت ‪ ۸۰‬تسلا تولید كنند.

دروشر و هاوسر پا را از این حد نیز فراتر گذارده‌اند و مدعیند اگر سرعت گردش حلقه گردان بیشتر و میدان مغناطیسی شدیدتری تولید شود ذرات فوتو گرانشی با میدان جاذبه متعارف یك نیروی پیش برنده از جنس ضد جاذبه تولید می‌كنند.

دروشر معتقد است كه سفینه‌ای مجهز به حلقه گردان و سیم پیچ می- تواند در فضای فوق فضا به حركت در آید.

در این فضای فوق فضا احتمالا مقادیر ثابت طبیعت متفاوتند و حتی سرعت سیر اجسام نیز احیانا می‌تواند به چندین برابر سرعت سیر نور برسد. در چنین صورتی می‌توان در كمتر از سه ساعت تا مریخ سفر كرد و به ستارگانی كه ‪۱۱‬ سال نوری از زمین فاصله دارند در فاصله ‪ ۸۰‬روز رسید.

حال سوال این است كه آیا این سخنان همه بی‌پایه است یا انكه مبنای یك انقلاب تازه در علم را پی می‌ریزد.

اغلب فیزیكدانان اسمی از هایم به گوششان نخورده و او را نمی‌شناسند و درك نظریه هایم حتی با توضیحات دروشر نیز ساده نیست.

ماركوس پوسل فیزیكدان نظری در موسسه ماكس پلانك می‌گوید كه زمانی كه سرگرم گذراندن دوره لیسانس خود بود با دقت نظریه هایم را مطالعه كرده و بخش اعظم ان را نامفهوم یافته است. این فیزیكدان معتقد است كه سازگار كردن دیدگاههای هایم با فیزیك امروز كار دشواری است.

نظر اجماعی فیزیكدانان آن است نظریه دروشر و هاوسر در بهترین حالت هنوز ناكامل است و در عین حال در دشوار بودن ان تردیدی نیست.

در حال حاضر تنها نكته مثبتی كه موجب شده تا این نظریه جدی گرفته شود موفقیت نظریه در پیش بینی دقیق جرم ذرات بنیادی است.

به گفته "تئودور اوئرباح" كه در موسسه فدرال تكنولوژی در زوریخ تحقیق می‌كند شاید نظریه هایم چیزی داشته باشد كه بتواند به فیزیك جدید كمك كند.

به اعتقاد این فیزیكدان، فیزیك جدید در آینده به راهی می‌رود كه هایم پیشنهاد كرده است.

در حال حاضر به اعتقاد اغلب مهندسان مواد موجود از توانایی لازم برای تولید جریان و میدان قدرتمندی كه جهت آزمایش نظریه هایم دروشر لازم است، برخوردار نیستند.

البته در آزمایشگاه ملی "ساندیا" یك دستگاه مولد پرتو ایكس موسوم به "ماشین زد" موجود است كه احیانا می‌تواند میدان مغناطیسی و الكتریكی مورد نیاز برای انجام آزمایش را تولید كند اما به گفته راجر لنارد محقق موتورهای فضایی در این آزمایشگاه، نظریه هایم دروشر در شكل كنونی آن به صورتی نیست كه استفاده از این دستگاه را موجه سازد.

به اعتقاد این محقق در حال حاضر بهتر است مبانی ریاضی این نظریه به نحو دقیق‌تری توضیح داده شود.

مختصری درباره بوركهارد هایم:
بوركهارد هایم در ‪ ۱۹۲۵‬در پوتسدام به دنیا آمد و در شش سالگی تصمیم گرفت كه مهندس موشك شود. او طرحهای خود را به صورت رمز گونه در می‌آورد كه هیچ كس نتواند از اسرار وی مطلع شود. او در زیر زمین منزل والدینش به آزمایش با مواد منفجره می‌پرداخت.

در اواخر دومین جنگ جهانی به عنوان سازنده مواد منفجره مشغول كار شد. اما در سال ‪ ۱۹۴۴‬در اثر انفجار این مواد دو بازوی خود و نیز ‪ ۹۰‬درصد شنوایی و بینایی خود را از دست داد.

پس از جنگ به دانشگاه گوتینگن رفت و به تحصیل در رشته فیزیك پرداخت.

ایده یك موشك كه با نیروهای كوانتومی به پیش رانده شود و نه با سوختهای معمولی او را به نسبیت اینشتین و مكانیك كوانتومی هدایت كرد.

از سال ‪ ۱۹۴۸‬به بعد پدر و همسرش به جای چشم و گوش و دستهای او برایش كار می‌كردند و او حافظه‌ای متكی به تصاویر را برای خود شكل داد.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: