چالش بزرگ شیشه: حرکت شگفت‌انگیز مولکول‌ها و قوانین فیزیک!
ارسال شده توسط: امیرحسین کریم نژاد 02 شهریور 1403 ساعت 16:38
این روزها پیشرفت علم باعث شده که بیش از پیش به ماهیت جهان اطراف شک کنیم. دانشمندان متوجه شده‌اند که حرکت حیرت‌انگیز مولکول های شیشه همخوانی چندانی با قوانین کنونی فیزیک ندارد.
تا مدت‌ها بشر تصور می‌کرد که توانسته به دید کاملی از جهان اطراف خود برسد و حالا نوبت به کاوش‌های گسترده در عرضه فضا رسیده است. به همین‌خاطر نیز اخبار نجوم جذابیت بسیار زیادی برای افراد داشتند. هرچند که ظاهرا هنوز موارد بسیاری در مورد جهان اطراف وجود دارد که از آنها آگاه نیستیم. اخیرا بررسی حرکت مولکول های شیشه سبب حیرت دانشمندان شده است. انگار مولکول‌ها توانایی حرکت به گذشته را دارند.
حرکت عجیب مولکول های شیشه پرسش‌های بسیاری را برای دانشمندان ایجاد کرده است
یافته‌های جدید دانشمندان از آنجایی باعث شگفتی شده است که مي‌تواند قانون دوم ترمودینامیک را زیر سوال ببرد. بیایید مسئله را ابتدا با چند مثال ساده توضیح دهیم. آیا تاکنون متوجه شده‌اید که هنگام راه رفتن در ساحل شن‌ها شکل عمارت تاج‌محل را به‌خود بگیرند؟ یا آیا تاکنون متوجه شده‌اید که اتم‌های موجود در هوای یک اتاق در گوشه‌ای جمع شوند و تلاش کنند که شما در قسمت بدون هوای اتاق خفه شوید؟
بله این اتفاقات هرگز رخ نمی‌دهند و دلیل آن نیز به قانون دوم ترمودینامیک مربوط می‌شود. قانونی که در محیط اطراف ما کاملا حاکم است. بر اساس این قانون همه‌چیز به سمت بی‌نظمی تمایل دارد. به‌صورتی که در یک سیستم ایزوله آنتروپی (میزان بی‌نظمی در یک سیستم) فقط می‌تواند افزایش پیدا کند.
همچنین تقریبا تمامی قوانین فیزیک از نظر زمانی قابلیت معکوس کردن را دارند. از معادلات شرودینگر گرفته تا قوانین مکانیک کلاسیک نیوتون همگی در صورت برعکس شدن نیز جواب می‌دهند؛ اما چنین چیزی در رابطه با قانون دوم ترمودینامیک صدق نمی‌کند. اگر یک سیستم به‌سمت بی‌نظمی میل می‌کند، می‌توانید مطمئن باشید که هرگز در جهت مقابل حرکت نخواهد کرد. شما نمی‌توانید یک تخم‌مرغ پخته را بهصورت خام درآورید.
هرچند که ظاهرا حرکت مولکول های شیشه چندان با این قانون همخوانی ندارد. بررسی‌های دانشمندان علم فیزیک نشان می‌دهد که مولکول های شیشه می‌توانند در هر دو سمت زمان حرکت کنند. شیشه در ظاهر جامد به‌نظر می‌رسد؛ اما مولکول های آن قادر هستند به اطراف حرکت کنند تا در حالت انرژی موردنظر خود قرار بگیرند. این اتفاق باعث می‌شود که خاصیت ماده نیز تا حدودی تغییر کند. چیزی که از آن به‌عنوان افزایش سن فیزیکی شیشه یاد می‌شود.
برخلاف اتفاقاتی مثل فرسایش که در نتیجه واکنش‌های شیمیایی ایجاد می‌شوند، افزایش سن فیزیکی شامل تغییراتی است که صرفا به‌خاطر تغییر چینش مولکول های یک ماده رخ می‌دهند. مواد غیرکریستالی مثل شیشه عادی یا پلیمر در معرض افزایش عمر فیزیکی هستند؛ زیرا همیشه به سمت یک تعادل پایدار حرکت می‌کنند. حرکت مولکول های شیشه و افزایش سن فیزیکی آنها آنقدر آهسته رخ می‌دهد که توسط انسان قابل مشاهده نیست.
هرچند دانشمندان موفق شده‌اند با استفاده از مفهوم «زمان مادی» مسئله را بررسی کنند. بر اساس این مفهوم زمان در داخل مواد بهصورت متفاوتی می‌گذرد. در واقع زمان تابعی از سرعت حرکت مولکول ها در ماده و جابه‌جایی آنها است. این مفهوم از زمان را می‌توان با به‌ساعت خاصی تشبیه کرد که همزمان با افزایش سن فیزیکی شیشه سرعت حرکت عقربه‌های آن نیز تغییر می‌کنند. در واقع تا حدودی می‌توان این مفهوم را به مفهوم زمان در نظریه نسبیت تشبیه کرد.
به‌منظور بررسی این مفهوم و مشاهده نحوه حرکت مولکول ها دانشمندان یک لیزر را به سمت شیشه تاباندند. نور پس از برخورد با مولکول ها پراکنده شد و سپس تیم پژوهشی توانست با ارزیابی آماری الگوهای روشنایی و تاریکی سرعت مولکول های شیشه را اندازه‌گیری کند. همچنین این آزمایش سرعت گذشت زمان فیزیکی را نیز به نمایش گذاشت. اینجا بود که یک کشف عجیب دانشمندان را حیرت‌زده کرد.
تغییرات مولکول های شیشه کاملا قابل برگشت بودند. در واقع اگر می‌توانستید فیلم مربوط به این اتفاق را به‌سمت عقب پخش کنید، مولکول ها دقیقا در موقعیت قبلی قرار می‌گرفتند. سوال مهم اینجاست که آیا بازگشت در زمان برای مواد دیگر هم ممکن است یا خیر. همچنین ساعت درونی مواد تا چه میزان با همدیگر فرق دارند؟ آیا می‌توان با استفاده از یافته‌های جدید فرآیند پیر شدن فیزیکی مواد را معکوس کرد؟
یافته‌های جدید در رابطه با حرکت مولکول های شیشه باعث شده که پرسش‌های بسیار زیادی مطرح شود. برخی پرسش‌ها به مسئله در مقیاس جزئی می‌پردازند و برخی پرسش‌ها نیز احتمال زیر سوال رفتن قانون دوم ترمودینامیک را مطرح می‌کنند. در هر صورت دانشمندان امیدوار هستند بتوانند با بررسی‌های بیشتر به‌زودی خبرهای هیجان‌انگیزی را در اخبار علمی اعلام کنند.
بیشتر بخوانید: ادعای ترسناک یک دانشمند؛ مدارکی دارم که نشان می دهد ما در یک شبیه سازی زندگی می کنیم کشف این ژل خودترمیم شونده، دنیا را متحول خواهد کرد خطرناک ترین ماده شیمیایی جهان چیست؟
