20سبتامبر2018

28 آذر 1396 نوشته شده توسط 

بابانوئل، بودن یا نبودن، مسئله این است

آیا موجودی به نام بابانوئل ازلحاظ قوانین فیزیکی می‌تواند وجود داشته باشد؟
مریم ایرانی
P52-Stock Medium
آیا شما هم مثل من فکر می‌کنید وقتی انیشتین داشت نظریه نسبیت را می‌نوشت، گوشه‌ای در ته ذهنش به مسئله‌ای خیلی فانتزی مثل اثبات وجود بابانوئل فکر می‌کرد؟ خب جواب این است که بعید هم نیست.
بعضی وقت‌ها دانشمندان خیلی علاقه‌مند می‌‌شوند که به مسائل مقبول و فانتزی‌های محبوب همه‌پسند نگاه علمی داشته باشند. فکر کنم شما هم با من موافق باشید که خیلی جذاب است که وقتی یک دانشمند به بابانوئل فکر می‌کند، به‌جای اینکه به جوراب بالای بخاری فکر کند و هدایایی که قرار است در آن جا گیرد، به اثبات علمی و محاسبات فیزیکی و کوانتومی برای بررسی امکان وجود یا عدم وجود بابانوئل فکر کند. داستان جالب شد، نه؟ اگر می‌خواهید بدانید که علم دراین‌باره چه نظری دارد مطلب زیر را با دقت بخوانید.
جهان ما اکنون به‌اندازه کافی بزرگ است. برای همین هم کار بابانوئل برای توزیع هدایا باید از قبل سخت‌تر شده باشد. بااین‌حال، در این زمان از سال در سراسر جهان، کودکان با شادی بسیار هدایای خود را از بابانوئل‌هایی که نیمه‌شب از راه دودکش خانه‌ها وارد می‌شوند و هدایای رنگارنگی را دقیقا مطابق لیست آرزوی بچه‌ها یواشکی در جورابشان می‌گذارند، دریافت می‌کنند.
هر کریسمس انجام محاسباتی در بین دانشمندان محبوب می‌شود که به نام «قوانین فیزیک بابانوئل» مشهور هستند. این محاسبات، شک دارند که آیا بابانوئل قادر است هدایای همه بچه‌های خوب جهان را تحویل بدهد و هنوز هم در چهارچوب قوانین فیزیک باقی‌مانده باشد یا نه.
در جهان تقریباً 7 میلیارد نفر انسان زندگی می‌کنند؛ اما با توجه به اینکه بابانوئل برای ادیان اسلام و یهودیت و بودا و هندو هدایایی نمی‌آورد، پس فقط برای یک میلیارد خانوار باید هدیه تهیه کند. برای این کار بابانوئل باید در حدود 36 میلیون کیلومتر را طی کند. پس او نیاز به حرکتی به‌طور متوسط با سرعت 77 کیلومتر در هر ثانیه (48 مایل در هر ثانیه). دارد، یعنی هر رفت‌و‌آمد او به داخل هر خانه باید چیزی در حدود 130 میکروثانیه باشد؛ اما رسیدن به چنین سرعتی محال است. قوی‌ترین موشک‌های ساخته دست بشر هم هرگز چنین سرعتی ندارند. پس باید فرض کنیم که بابانوئل باید مثل یک شهاب‌سنگ عمل کند و با همان سرعت مسیر خود را بپیماید؛ اما سریع‌ترین شهاب‌سنگ‌ها هم مثل بابانوئل اگر با چنین سرعتی حرکت کنند، با وجود مقاومت هوا در برابر این حرکت سریع و نیروی گرانشی کره زمین تا به زمین برسند بخار شده یا قطعه‌قطعه شده‌اند. درواقع برای اینکه بابانوئل وقتی با آن سرعت در حال حرکت است بخواهد آتش نگیرد باید، هر ثانیه 57 تریلیون کالری گرما را از بین ببرد.
فیزیکدانان می‌گویند احتمالاً بابانوئل برای اینکه بتواند وجود خارجی داشته باشد و با همچنین سرعتی هم حرکت کند برای مقابله با گرما باید یک سپر حرارتی خاص در اطراف سورتمه‌اش گذاشته باشد. این سپر حرارتی یک سپر یونی است که از ذرات باردار زیادی که توسط یک میدان مغناطیسی خارجی در کنار هم جمع شده‌اند، تشکیل‌شده است. با همچنین سپری بابانوئل می‌تواند در برابر حرارت و گرمایی که بر اثر سرعت زیادش جلوی او را خواهد گرفت مقاومت کند.
نکته جالب دیگری که بابانوئل را در چهارچوب قوانین فیزیکی تبدیل به یک موجود عجیب‌وغریب می‌کند مسئله حرکت در ابعاد جهانی است که ما در آن قرارگرفته‌ایم. جهان ما اگر زمان را هم بعد چهارمش به‌حساب بیاوریم، متشکل از طول و عرض و ارتفاع است؛ اما بابانوئل قطعاً نمی‌تواند در این ابعاد قرار بگیرد. طبق محاسبات فیزیکدانان او برای اینکه بتواند، هدایای کل جمعیت جهان را از قطب شمال که پایگاه اصلی‌اش است، بردارد و سوار سورتمه‌اش کند و به صاحبانش تحویل دهد باید بتواند در 11 بعد حرکت کند. اگر فکر کرده‌اید که فیزیکدانان با شنیدن نتیجه این محاسبات نا‌امید می‌شوند باید بگویم که اشتباه می‌کنید. چون علم قبلاً با نظریه ریسمان پیش‌بینی کرده که حتی دستیابی به 26 بعد هم در چهارچوب قوانین فیزیک امکان‌پذیر است. ممکن است بابانوئل برای حل مسائل و مشکلات خود برای تحویل دادن هدایا و سرعت مجاز داشتن در فضا از انیشتین و نظریه نسبیت هم کمک گرفته باشد. البته ظاهر امر نشان می‌دهد که مسئله نسبیت باید کمی با بابانوئل مشکل داشته باشد.P52-science-and-papa-noel
در تئوری معروف نسبیت عام انیشتین، او نشان داد که زمان برای دو مشاهده‌گر که به‌طور نسبی با یکدیگر حرکت می‌کنند به‌طور یکسانی تغییر نمی‌کند. مثلاً کودکانی که منتظر هدایای کریسمس خود هستند زمان برایشان کندتر از حرکت سریع بابانوئل می‌گذرد. این بدان مفهوم است که اگر گوزن‌های سورتمه بابانوئل بخواهند با سرعت بالایی که بحث شد حرکت کنند، طبق نظریه نسبیت از مدار گرانشی زمین خارج ‌می‌شوند. ممکن است طبق این نظریه برای اینکه حرکت کردن با سرعت بابانوئل قابل توجیه شود عده‌ای بگویند که بابانوئل روی لبه‌های زمان و فضا در حال حرکت است؛ اما بازهم برای رسیدن به سرعتی در حدود سورتمه بابانوئل، باید جرم زمین طبق نظریه نسبیت 1000 برابر خورشید باشد و این یعنی زمین از مدار خود خارج‌شده و به آغوش خورشید سقوط کند. البته در سال 1994 یک فیزیکدان از دانشگاه کاردیف با محاسباتی نشان داد که اگر موفق شویم به‌گونه‌ای فضای مصنوعی و ساختگی با عناصر جدید بر اساس نسبیت طراحی کنیم، آن‌وقت بابانوئل هم می‌تواند وجود خارجی پیدا کند.
برخلاف نسبیت که با مسئله بابانوئل سخت کنار می‌آید، مکانیک کوانتومی تا حدودی می‌تواند مسائل او را توجیه کند. مکانیک کوانتومی می‌گوید اجسام در زمان‌های کم و در فواصل بزرگ جابجا می‌شوند. پس مشکل حرکت بابانوئل در زمان کم هم ازنظر مکانیک کوانتومی قابل‌پذیرش است؛ اما به‌جای آن موقعیت بابانوئل در هرلحظه دیگر قابل‌تشخیص نخواهد بود. این پدیده که ذرات می‌توانند در لحظات کوتاه از مسافت‌های طولانی عبور کنند را اصطلاحاً «تونل‌زنی» می‌نامند. درواقع بابانوئل هم باید همین کار را بکند.
درنهایت یک مشکل جدی برای بابانوئل ازلحاظ علمی وجود دارد و آن‌هم مشکل گرم شدن بیش‌ازاندازه کره زمین و گازهای گلخانه‌ای است. بر اثر افزایش مصرف سوخت‌های فسیلی و نابودی لایه ازن به نظر می‌رسد که دیگر قطب شمالی در آینده برای بابانوئل وجود نداشته باشد که بتواند هدایایش را در آنجا مخفی کند. به‌تدریج قطب شمال در حال ناپدید شدن از سیاره زمین است و این تهدیدی بزرگ برای بابانوئل خواهد بود.