اثبات منشا یک قانون کیهانی از سوی محققان کشور / درک بهتر قوانین حاکم بر طبیعت

احمد شیخی، دانشیار گروه اختر فیزیک دانشگاه شیراز و یکی از پژوهشگران یک تیم تحقیقاتی در گفت‌و گو با خبرنگار علمی «خبرگزاری دانشجو»، با بیان اینکه این مطالعات بخشی از مطالعات بین المللی است، گفت: این بخش از مطالعات ما از سال 2007 آغاز شده که تا کنون منجر به چاپ 25 مقالهISI  در مجلات علمی بین المللی و مجلات معتبر آمریکا و اروپا شده است.  

 

‌وی با بیان اینکه دو نظریه گرانش و ترمودینامیک از شالوده‌های علم فیزیک به شمار می‌روند، ‌اظهار داشت: نظریه گرانش به عنوان یکی از نظریه‌های بنیادی فیزیک که اولین بار به همت نیوتن مطرح و با نظریه نسبیت عام انیشتین در سال 1915 به اوج شکوفایی خود رسید، توصیف کننده فضا-زمان و کیهان اطراف ماست و در حقیقت علم کیهان شناسی نوین بر اساس این نظریه استوار است. نظریه ترمودینامیک نیز از حدود 300 سال پیش مطرح شده که در علوم مهندسی و فرایندهای حرارتی کاربردهای فراوانی دارد.

  

شیخی ترمو را به معنای دما که مبین میزان سردی و گرمی سیستم است، دانست و ادامه داد: دینامیک نیز به معنای تحول و حرکت است و علم ترمودینامیک توصیف کننده نحوه تحول و تغییرات سیستم‌های حرارتی است و قوانین ترمودینامیک در مهندسی مکانیک در حوزه‌هایی چون ماشین آلات، انواع صنایع و تکنولوژی کاربرد فراوان دارد. 

 

این محقق به جزئیات اجرای مطالعات انجام شده در این زمینه اشاره کرد و یادآور شد: این مطالعات منجر به شناخت بیشتر و عمیق‌تر ماهیت نیروی گرانش به عنوان یکی از نیروهای اصلی طبیعت که قوام ‌گیتی و حرکت منظم ستارگان و کهکشان‌ها به وجود آن وابسته است، می‌شود. 

 

شیخی با بیان اینکه برای سیستم‌های حرارتی سه قانون اصلی وجود دارد، ‌گفت: قانون صفرم ترمودینامیک تعریف کننده دمای سیستم است، قانون اول ترمودینامیک نشان دهنده بقای انرژی در سیستم‌های ترمودینامیکی است و قانون دوم ترمودینامیک نشان می دهد برای سیستم‌های منزوی، تغییرات آنتروپی (عکس اطلاعات درباره سیستم) همواره عددی نامنفی است.

 

این پژوهشگر با بیان اینکه فیزیکدانان برای پاسخ به این پرسش که آیا سیستم‌‎های گرانشی می‌توانند سیستم‌های ترمودینامیکی قلمداد شوند یا خیر، این پروژه جهانی را اجرایی کردند، ادامه داد: مطالعات انجام شده از سوی پژوهشگران جهان این موضوع را اثبات کرد که  قوانین حاکم بر سیستم‌های گرانشی، به عنوان نمونه یک سیاهچاله که میدان گرانشی اطراف آن بسیار شدید است، همان قوانین آشنای ترمودینامیکی است.  

 

وی با بیان اینکه تلاش فیزیکدانان در اواسط دهه 1990 منجر به کشف جنبه‌هایی از این هم‌ارزی (قوانین ترمودینامیک و گرانشی) شد، ‌خاطرنشان کرد: نتایج برخی تحقیقات حاکی از هم ارز بودن معادلات گرانش و ترمودینامیک برای برخی سیستم هاست، ولی در مطالعاتی که ما در بخش فیزیک دانشگاه شیراز اجرایی کردیم، نشان دادیم که این هم‌ارزی کاملاً کلی است و شامل هر نوع سیستم گرانشی می‌شود.

  

شیخی اضافه کرد: در این مطالعات با سه روش مختلف استفاده از قانون اول ترمودینامیک، به کارگیری مفهوم نیروی آنتروپی و استفاده از اختلاف درجات آزادی درون سیستم و روی مرز آن، استخراج قوانین گرانش از ترمودینامیک را بررسی کرده‌ایم. 

 

وی افزود: با به کارگیری هر سه روش نشان می دهیم که معادلات حاکم بر گرانش برای نظریه‌ها و سیستم‌های مختلف گرانشی، بخصوص کل جهان را می‌توان از ترمودینامیک استخراج کرد؛ علاوه بر این، هم ارزی نه تنها در گرانش انیشتین، بلکه در نظریه‌های دیگر گرانش مانند نظریه جهان لایه‌ای نیز وجود دارد.  

 

این پژوهشگر هدف نهایی فیزیکدانان در این زمینه را توصیف حداکثری طبیعت با استفاده از حداقل قوانین دانست و تاکید کرد:‌ در این راستا انتظار داریم که ‌نتایج بدست آمده از این تحقیقات ما را در درک بیشتر و بهتر ماهیت نیروی گرانش به عنوان نیرویی که قوام گیتی و حرکت ستارگان و کهکشان‌ها به آن وابسته است، یاری کند، بنابراین اگر ما فیزیک ترمودینامیک را بدرستی درک کنیم می‌توانیم به درک بهتری از جهان اطراف خود دست یابیم. 

 

شیخی کمک به درک بیشتر قوانین حاکم بر طبیعت، متحد کردن این قوانین، گسترش مرزهای دانش بشری و شناخت عمیق‌تر جهان اطراف را از دستاوردهای این طرح بر شمرد و تصریح کرد: اهمیت متحد کردن قوانین طبیعت آن است که وحدت قوانین، ما را به وحدت خالق جهان یعنی توحید می‌رساند که رکن اولیه و از اصول دین ماست.