وبلاگ تازه ها
» چیزهایی که نمی دانیم
منتظر قالیچه پرنده اید؟ روباتی که همه کارهایتان را انجام دهد؟ پیش بینی های درست و حسابی وضع هوا که سفر چند روزه تان را بر اساس آن تنظیم کنید؟ از خودتان پرسیده اید که چه وقت می شود به یکی از اینها پاسخ داد؟در جهان علم همیشه چیزهایی پیدا می شوند که می توان با اطمینان زیادی در موردشان گفت که به زودی تحقق خواهند یافت. مثلا فلان مساله علمی حل می شود یا بهمان ابزار از کتاب های علمی تخیلی به دنیای ما راه خواهد یافت. اما بعضی از آنها هستند که به معنی واقعی کلمه "سهل و ممتنع" هستند. ده ها سال می گذرد و کاری از پیش نمی رود. شاید بعد از مطالعه این گزارش، در مورد ادامه انتظار برای تحقق این ایده ها تجدید نظر کنید!
نظریه همه چیز
حدود یک قرن است که فیزیکدانان به دنبال مجموعه ای از معادلات می گردند که بتواند تمام نیروهای جهان و ذراتی را که این نیروها بر آن ها اثر می گذارند، تشریح کند. این معادلات با نام "نظریه همه چیز" شناخته می شود و تاکنون هیچ یک از دانشمندان بزرگ از جمله آلبرت انیشتین که نخستین بار این ایده را به طور جدی مطرح کرد به آن نرسیده اند.
دلیل این امر سختی ترکیب نظریه نیروی گرانش انیشتین(نسبیت عام) با فیزیک کوانتوم است که همه چیزهای دیگر را توضیح می دهد. به زبان ساده تر، انیشتین نشان داد که گرانش تفاوت های بنیادینی با هر نیروی دیگری در جهان دارد. چرا که روی تار و پود زمان و مکان تاثیر می گذارد. اما تفاوت های ساختاری این دو نظریه منجر به بروز مشکلات عمیق ریاضیاتی در یکی کردن نسبیت عام با نظریه کوانتوم می شود و این دقیقا همان کلید نظریه همه چیز است.
در دهه 80 میلادی، نظریه پردازان بار داشتند که به پیشرفت بزرگی رسیده اند و آن، هنگامی بود که کشف کردند اگر ذرات و نیروها را به شکل نوسان های متنوع موجودی بی نهایت کوچک و چند بعدی موسوم به "ابر ریسمان" تصور کنند، بسیاری از مشکلاتشان ناپدید خواهد شد. ولی امیدهای اولیه ای که به دستیابی به نظریه همه چیز پدید آمد، با مشخص شدن یک عدد بسیار بزرگ رنگ باخت؛ تعداد نظریاتی که بر پایه ریسمان ها می شود ارائه داد، ده به توان 500 است، یک با 500 صفر جلویش! تاکنون هیچ کس نمی داند که آیا همه این نظریه های به شدت متفاوت(یا شاید همه غیر از یکی از آن ها) روزی با یک نظریه جدید از رده خارج خواهند شد یا نه؟ شاید تمام آن ها هم درست باشند؛ ولی در دنیایی به غیر از دنیای ما!
خدمتکاران روباتی
نزدیک به یک قرن است که هیچ چشم اندازی از آینده بدون خدمتکاران روباتی ارائه نشده؛ خدمتکارانی که با روی گشاده در اطراف ما پرسه می زنند و هر کار خانگی را از آماده کردن تختخواب گرفته تا غذا دادن به نوزادان انجام می دهند. سوال اینجاست که این خدمتکار خوب کجاست؟
در حقیقت، نمونه های ساده ای از این خدمتکاران را می توان هم اکنون در 4 میلیون خانه در سراسر جهان یافت.. ولی این روبات های خدمتکار شخصی، فاصله ای نجومی با آن مستخدم مکانیکی فرضی دارند. آشکارتر از همه اینکه آنها از دور هم شبیه به انسان نیستند. اکثر انها مانند یک استوانه پلاستیکی چرخدار هستند که کارهای ساده ای مانند جارو کردن، چمن زدن یا مرتب کردن را انجام می دهند. با این حال حتی اینها هم چالش های بزرگی سر راهشان دارند. چون روبات باید در محل کار خود حرکت کند، با موانع رو به رو شود و کارهایش را با ایمنی کامل و بی عیب و نقص انجام دهد؛ حتی اگر این موانع، حیوانات خانگی ای باشند که همیشه در حرکتند، این کار به حسگرهای بسیار زیاد، توانایی محاسباتی فوق العاده و قابلیت مانور بالا نیاز دارد. با این حساب نباید تعجب آور باشد که روبات های خانگی مانند آنهایی که هم اینک موجودند عمدتا به گرانی و غیر قابل اطمینان بودن مشهورند.
البته این طورها هم نیست که هیچ کدامشان به درد نخور باشند؛ مثلا پژوهشگران دانشگاه صنعتی مونیخ روباتی ساخته اند که می تواند پس از آنکه آشپزخانه را ترک کردید، آنجا را تمیز کند. مهندسان میتسوبیشی هم واکامورا را به بازار عرضه کرده اند؛ یک روبات مصاحب، برای افراد سالخورده یا ناتوان که با آنها صحبت می کند یا حتی اگر اوضاع مساعد نباشد، درخواست کمک کند. ولی همه اینها نیاز به مهارت های بیشتر دارد و ارزان نخواهد بود. نام آورترین ( و خوش سیماترین روبات جهان) آسیموی هونداست که هر دستگاه آن تقریبا 800 هزار دلار قیمت دارد. ولی حتی آن هم نمی تواند کاری بیش از راه رفتن و خوش و بش و "خوش تیپ بودن" انجام دهد!
باتری هایی که سال ها دوام می آورند
بارها پیش آمده که هنگام کار با لپ تاپ خود، یاتری ای را که قرار بود چهار ساعت جواب بدهد، در کمتر از دو ساعت تمام کنید. نخستین چیزی که در این زمان به ذهنتان رسیده، چیزی نبوده جز اینکه مگر ذخیره کردن برق چقدر سخت است؟ پاسخ صحیح و در عین حال شگفت انگیز این پرسش چیزی نیست جز دو کلمه؛ بسیار زیاد.
تا زمانی که نخواهید لپ تاپی داشته باشید که به قیمت کره زمین باشد یا به اندازه یک تن وزن داشته باشد، مجبورید از باتری هایی استفاده کنید که از واکنش های شیمیایی برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می کنند. متاسفانه این مواد شیمیایی به شیوه های ناخواسته هم واکنش می دهند. به طوری که حتی وقتی هیچ استفاده ای از آنها نمی شود هم شارژ از دست می دهند. پس بهترین امید ما برای داشتن باتری هایی با عمر طولانی تر در کاهش مصرف ابزارهایی است که به آن وصل می شوند.
حس ششم
ده ها سال است که این بحث بی هیچ نتیجه ای ادامه یافته. پژوهشگران اصرار دارند که توانسته اند پدیده ای غیر عادی مانند حس ششم را تشریح کنند اما منتقدان، این شواهد را به استهزا گرفته اند و آنها را در بهترین حالت یک اشتباه یا حتی بدتر از آن، شیادی دانسته اند.
هر دو طرف این داستان دلایل خود را دارند؛ پژوهشگران موسسات خوشنام در طول سال ها، شواهدی را ارائه کرده اند که بر اساس استانداردهای معمولی باید قانع کننده باشند. ولی از سوی دیگر، بعضی یافته ها ناشی از اشتباه بوده اند، اگر نخواهیم آنها را کلاهبرداری و شیادی بنامیم. قسمتی از مشکل همین عدم اعتماد است که حتی اگر تمام شواهد مثبت جهان را هم گرد آوریم، نمی تواند بر آن غلبه کند. این مشکل هم وجود دارد که هیچ کسی تاکنون نتوانسته توضیحی منطقی و قابل قبول برای پدیده ای مانند حس ششم ارائه کند.
آغاز حیات روی زمین
اوایل دهه 1950، استنلی میلر که یک دانشجوی تحصیلات تکمیلی بود، شرایط ابتدایی زمین را در آزمایشگاه های دانشگاه شیکاگو شبیه سازی کرد. آب گرم اقیانوس های اولیه را شبیه سازی می کرد که بخار از آن برمی خاست و به داخل یک گوی شیشه ای می رفت که با گازهای خاصی پر شده بود که تصور می شد در اتمسفر اولیه زمین وجود داشتند. جرقه های بین الکترودها هم آذرخش ها را باز تولید می کردند. بعد از یک هفته، میلر لایه چربی ای را که روی شیشه را پوشانده بود، آزمایش کرد و دریافت نیمی از آن اسید آمینه است که مولکول کلیدی برای خلق حیات روی زمین است.
آزمایش میلر به عنوان نمایشی از نحوه شکل گیری حیات روی زمین با استقبال رو به رو شد. اما در واقع، این آزمایش خیلی هم درست نبود. اسیدهای آمینه تنها اجزای ساختمانی پروتئین ها هستند. اما برای ساخت یک ارگانیزم زنده آنها نیاز به مولکولی مانند دی ان ای دارند که داده های ژنتیکی آن کلید خود حیات است. اما میلر نتوانست چنین مولکولی را بیابد. بدتر از آن اینکه شرایط زمین در زمان پدیدار شدن حیات آن قدرها مشابه آزمایش میلر نبود. خب در این مورد خاص، ما هیچ چیز نمی دانیم. شاید هم هیچ گاه نفهمیم.
پرخوری بدون ترس از اضافه وزن
غذای بودن کالری همیشه یک امید واهی بوده است. دلیلش این است که ما برای زنده ماندن به مواد غذایی نیاز داریم و طبق تعریف، فرایند هضم شامل شکستن پیوندهای شیمیایی مواد غذایی است که انرژی آزاد شده در نهایت در درون بدن ما به کالری های چربی ساز ختم می شوند. حتی با وجود این، بعضی از اجزای رژیم غذایی ما می توانند کالری خیلی کم یا حتی در حد صفر داشته باشند. بهترین مثال در این زمینه، شیرین کننده هایی مانند آسپارتام هستند که کالری دارند. ولب آن قدر شیرینند که تنها مقادیر بسیار اندکی از آنها مورد نیاز است و به این ترتیب، مقدار کالری بسیار کمی را به غذای شما اضافه می کنند.
مواد دیگر مانند سوکرالوز جایگزین شکر و ترکیب جایگزین چربی اولسترا، به معنی دقیق کلمه کالری صفر دارند. چون پیوندهای آنها در جریان هضم شکسته نمی شود و به این ترتیب، محتوای انرژی آنها مستقیما از بدن عبور می کند. با وجود اینکه یک غذای مقوی بدون کالری به نوعی متناقض نماست، خلق غذایی که به وزن ما نیفزاید امکان پذیر است. حقه این کار در تحریک فرایندی نهفته که به اصطلاح "پاسخ سیری" نامیده می شود. امری که بعد از خوردن کالری کمتر به ما احساس سیری می دهد. از تحقیقات چنین بر می آید که غذاهای دارای فیبر و محتوای پروتئینی بالا، این کار را انجام می دهند ولی کمتر کسی پیدا می شود که بتواند فقط همین غذاها را بخورد و چیز دیگری استفاده نکند. در هر حالت، دلایل دیگری هم وجود دارند که ما بیش از اندازه غذا بخوریم.
از ناراحتی و بی حوصلگی گرفته تا فشار عصبی. در طول سال ها، پژوهشگران صنایع غذایی هزینه های زیادی را صرف پژوهش روی این مسائل کرده اند. ولی چنین پژوهش هایی همیشه این خطر را دارند که ایده بیشینه کردن سود و سهم بازار بیشتر، اولویت بالاتری نسبت به نیازهای غذایی واقعی مصرف کنندگان داشته باشد!
کی از هیپنوتیزم سر در می آورد؟
هر وقت نام هیپنوتیزم به میان می آید، مردم به یاد کسانی می افتند که روی صحنه تماشاخانه ها هیپنوتیزم می شوند و کارهای احمقانه ای انجام می دهند که در شرایط معمول انجام نمی دهند. شاید باور نکنید ولی هیپنوتیزم مشکل "توضیح" دارد. بعضی آن را تنها گول زدن خود می دانند. ولی برخی دیگر اصرار دارند که با این کار بعضی از ناتوانی ها و ترس های افراد برطرف شده و حتی آنها می توانند که بدون نیاز به بیهوشی، یک عمل جراحی را از سر بگذرانند.
اینکه نحوه عملکرد هیپنوتیزم چگونه است، هنوز یک معماست و البته اصلی ترین دلیلش این است که دانشمندان هنوز از جدی گرفتن چنین مبحث مجادله آمیزی پرهیز داشته اند. اما اکنون وضعیت در حال تغییر است. پژوهش ها نشان داده اند هیپنوتیزم واقعا می تواند به درمان مواردی که از زخم های سوختگی تا سندروم روده تحریک پذیر را در بر می گیرد، کمک کند. اسکن های مغزی نشان داده اند که فرایند هیپنوتیزم نه تنها بر فعالیت مناطقی که با گیرنده های درد ارتباط دارند، تاثیر می گذارد که تاثیر مشابهی را بر پردازش های شناختی سطح بالاتر دارد که می تواند توضیح دهد چرا افراد هیپنوتیزم شده را می توان به راحتی واداشت که مانند یک مرغ بال بال بزنند و از خود صدا در بیاورند. اینکه چگونه این فرایند با گوش دادن به حرف های یک نفر یا نگاه کردن به یک ساعت جیبی در حال تاب خوردن آغاز می شود، هنوز یک معماست.
بیهوشی یعنی چی؟ هوشیاری یعنی چی؟
هر روز هزاران بیمار در سراسر جهان دارهای هوش بری دریافت می کنند (دقیق تر بگویم به آنها تزریق می شود) تا در جریان عمل های جراحی در بیمارستان ها بیهوش شوند و دردی را احساس نکنند. ولی جالب اینجاست که هیچ کس نمی داند این داروها چگونه عمل می کنند. از زمانی که سر همفری دیوی شیمی دان انگلیسی در 200 سال پیش، روی ویژگی های هوشبری نیترواکسید یا "گاز خنده" مطالعه کرد، انواع گازها و مایعات یافت شده اند که توانایی تحریک بیهوشی بازگشت پذیر را در انسان دارند. اما کدام ویژگی در تمام این مواد هوشبری مشترک است؟
سالیان سال، پاسخ را این می دانستند که این مواد می توانند در دیواره چربی سلول های عصبی حل شوند و بر رفتار آنها تاثیر بگذارند. پژوهش های بیشتر روی تاثیر هوشبر و گیرنده های پروتئینی روی دیواره های سلول های عصبی منجر به ارائه قانونی شد که با توانایی هوشبری یک ترکیب و قابلیت حل شدن آن در چربی ارتباط داشت. ولی پژوهشگران الان به شک افتاده اند که شاید این قانون خیلی هم درست نباشد و در طول این سال ها پی نخود سیاه بوده اند! اکنون تصور می شود که هوشبری بسیار پیچیده تر از چیزی است که تاکنون تصور می شد. به نظر می رسد که هوشبرهای متنوع بر گیرنده هایی متفاوت و به شیوه های مختلف تاثیر می گذارند. اینکه چطور تمام این ها منجر به از دست رفتن هوشیاری می شوند هنوز آشکار نیست، شاید دلیلش این باشد که هنوز هیچ کس نمی داند که هوشیاری چیست!
ماشین های ضد جاذبه
قالیچه های پرنده و چیزهایی مانند این شاید به نظر افسانه های پریان و داستان های علمی تخیلی برسند. اما چند سالی می شود که دانشمندان می دانند ضد جاذبه واقعا وجود دارد و جالب است بدانید که این ضد جاذبه در حقیقت، قوی ترین نیروی جهان است. اخترشناسان آن را انرژی تاریک نامیده اند. چیزی که دلیل گسترش مرزهای عالم و پهناورتر شدن آن با سرعتی روز افزون است. پس چرا ما نمی توانیم روی زمین به آن دست پیدا کنیم؟
پاسخ این پرسش در نظریه گرانش انیشتین، نسبیت عام نهفته است. معادله های این نظریه نشان می دهند که تصور نیوتن در اینکه تنها منشا جاذبه جرم(مقدار ماده جسم) است، اشتباه بود. چراکه با فشار نیز می توان این نیرو را ایجاد کرد. این به نوبه خود به این معناست که با ایجاد معکوس فشار که کشش یا تنش نیز نامیده می شود، می توان ضد جاذبه تولید کرد. خب به این ترتیب تنها کاری که ما باید برای تولید یک ماشین ضد جاذبه انجام دهیم، یافتن راهی برای تولید تنش در فضای بین جسم و زمین است. شاید راز این کار در قوانین دنیای زیر اتمی نهفته باشد. با توجه به نظریه کوانتوم، همه فضا خالی نیست. بلکه با معجون زیر اتمی متلاطم و جوشانی که "خلا کوانتومی" نامیده می شود، پر شده است. از محاسبات چنین بر می اید که بر خلاف گازها و مایعات معمولی، این خلا کوانتومی به جای فشار، با تنش پر شده و این دقیقا همان چیزی است که برای ساخت یک ماشین ضد جاذبه لازم است.
این اثر خیلی ضعیف است؛ ولی پژوهشگران به سختی تلاش می کنند تا خلا کوانتومی را به دام بیندازند. سال 2009 آشکار شد که پژوهشگران بسیاری از دانشگاه های برتر ایالات متحده، کمک های مالی هنگفتی را از پنتاگون گرفته اند تا به تحقیق روی روش های تقویت اثر ضد جاذبه خلا کوانتومی بپردازند. ولی اینکه آیا می توان این نیرو را تا آن اندازه تقویت کرد که در مقاصد علمی مانند حمل و نقل و حتی سفرهای فضایی از آن استفاده کردف سوالی است که فقط گذشت زمان می تواند به آن پاسخ دهد.
پیش بینی های قابل اعتماد
تقریبا در همه جای دنیا (البته احتمالا غیر از جاهایی مانند عراق و افغانستان) هنگامی که پای نق زدن در میان باشد، تنها چیزی که بیشتر از پیش بینی وضع هوا در موردش غر می زنیم، خود وضع هواست. اما چرا پیش بینی وضع هوا در تلویزیون ها تا این اندازه غیر قابل اطمینان است؟
در واقع، اینها آن قدر هم بد نیستند. ترکیبی از ماهواره های هواشناسی، ابر کامپیوترهای بسیار پر سرعت و مدل های هر روز پیچیده تر از دیروز، دقت این پیش بینی ها را بالا برده اند. دقت پیش بینی های "سه روزه" امروزی، به اندازه پیش بینی های "یکروزه" دهه 80 میلادی هستند. هرچند این هم چیز زیادی نیست. این حقیقت نیز قابل انکار نیست که پیش بینی های هواشناسی، هنوز فاصله زیادی تا نقطه مطلوب دارند و کاملا قابل اعتماد نیستند.
نخستین دلیل این موضوع، ابعاد بزرگ زمین است. هواشناسان برای خلق مدل های کامپیوتری خود، جو زمین را به صدها میلیون سلول تقسیم می کنند و سپس محاسبه می کنند که چه بر سر دما، فشار و موارد این چنینی در هر یک از این سلول ها می اید. این کاری است که حتی پر قدرت ترین کامپیوترهای را هم به زانو در می آورد و پیش بینی نهایی هنوز خیلی کلی است. چراکه هر یک از این سلول ها ده ها کیلومتر پهنا دارد. در نتیجه، پیش بینی درخشش خورشید یا بارش باران ممکن است برای یک بخش از شهر درست باشد و برای بخش دیگر اشتباه.
ولی اصلی ترین مشکل آن، پیچیدگی بسیار زیاد وضع هواست که تها از جو زمین تاثیر نمی گیرد. بلکه اقیانوس ها و خشکی ها هم بر آن تاثیر می گذارند.
هرچیزی از جریان های آب گرم اقیانوسی گرفته تا قاره های سرد به طریقی با هم تعامل دارند و به طور یقین، اشتباه های کوچک در داده های خام آب و هوایی به سرعت در طول زمان بزرگ می شوند. نتیجه این است که حتی با سریع ترین کامپیوترها، پیش بینی کنندگان وضع هوا تنها می توانند به شکلی کلی تخمین بزنند که تا چه حد احتمال دارد پیش بینی های آنها به واقعیت بدل شود.
