آیا گرانشِ معکوس وجود دارد؟

با اینکه پاد جاذبه (پاد گرانش یا گرانش معکوس) موضوعی می‌باشد که در اکثر داستان‌ها و فیلم‌های علمی -تخیلی همانند «بازگشت به آینده» درآمیخته شده، اما در دنیای واقعی علم و همینطور نظریه‌ی نسبیت عام یک واژه منحوس می‌باشد. ما می‌دانیم که جاذبه یکی از نیرو‌های اصلی بین اجرام می‌باشد، نیرویی است که ما را روی سطح زمین نگه می‌دارد و باعث می‌شود زمین به دور خورشید بگردد، ولی همانطور که به ذهن کنجکاو هر فردی ممکن است برسد کم کردن، حذف کردن و یا حتی مقابله با این نیرو بسیار مهیج می‌باشد.

به گزارش فرادید به نقل از inverse. com، پادگرانش، جاذبه منفی یا ضد جاذبه، ایده‌ی ایجاد شی یا مکانی است که در بند گرانش نباشد. این به معنی ایجاد حالت بی‌وزنی در شرایطی مانند سقوط آزاد، یا ایجاد تعادل در شرایط گرانش با استفاده از یک نیروی مخالف مانند نیروی مغناطیسی و خواص ایرودینامیک نیست، بلکه منظور خنثی‌سازی گرانش است به گونه‌ای که بر روی شی یا مکان مذکور بی‌اثر شود. در حیطه داستان‌های علمی–تخیلی و مخصوصاً در بحث نیروی محرکه فضاپیما‌ها مفهوم ضد جاذبه یا پادگرانش یک مفهوم پر تکرار است. به عنوان مثال در کتاب نخستین انسان‌های روی ماه نوشته اچ. جی. ولز از ماده‌ای به نام کیوریت نام برده شده‌است که قادر به مسدود کردن جاذبه است.

بر اساس قانون جهانی گرانش نیوتن، جاذبه یا گرانش یک نیروی خارجی بود که توسط واسطه‌ای ناشناخته منتقل می‌شد. در قرن بیستم مدل ارائه شده توسط نیوتن جای خود را به نسبیت عام انیشتین داد که در آن جاذبه دیگر یک نیرو نبود، بلکه نتیجه هندسه فضا-زمان بود. بر مبنای این تعریف جدید پادگرانش غیرممکن است مگر تحت شرایط ساختگی. اما اکنون فیزیکدانان پادگرانش را در آزمایش عجیب نیروی شناوری، کشف کردند.

حدود ۲۰۰۰ سال پیش ارشمیدس، یک پدیده اساسی فیزیک، به نام نیروی شناوری، که ما آن را به عنوان اصل ارشمیدس میشناسیم، کشف کرد. فشار و کشش بین نیروی جاذبه و نیرو‌های رو به بالای مایع همان چیزی است که کشتی‌ها را در دریا نگه میدارد.

در حالی که این اکتشاف سابقه تاریخی دارد، گروهی از فیزیکدانان فرانسوی موفق به کشف نوع جدیدی از نیروی شناوری شده‌اند که آن را «پادگرانش» می‌نامند. در هر دو آزمایش نظری و تجربی، محققان دریافتند که اشیا، مانند قایق‌های کوچک اسباب بازی میتوانند به جای سقوط به دلیل جاذبه، در سمت مخالف مایعات سنگین شناور شوند. چه چیزی باعث این کشف عجیب شده است؟

ارتعاشات مناسب، دانشمندان مدتهاست می‌دانند که ارتعاش یک محیط، مانند مقدار زیادی آب، فقط با فرکانس مناسب می‌تواند باعث بوجود آمدن خصوصیات فیزیکی عجیبی شود. در مطالعه جدیدی که اوایل شهریور ماه در مجله Nature منتشر شد، محققان کشف کردند که می‌توانند با ارتعاش و کشش مایعات متراکم در مخزن شیشه‌ای بسته، اثر پادگرانش مشابهی را برای اجسام شناور ایجاد کنند. چگونه این کار را انجام دادند؟

این شناوری معکوس چیزی نیست که شما در طبیعت مشاهده کنید، بنابراین محققان با استفاده از یک مخزن شیشه ای، گلیسرول و روغن سیلیکون و یک صفحه ارتعاشی، یک محیط آزمایشی بسیار دقیق را فراهم کردند. آن‌ها با استفاده از دو قایق کوچک اسباب بازی اثرات عجیب و غریب این مایعات سنگین را نشان دادند و با کمک یک عقربه مغناطیسی، یک قایق را به بالای مایع و دیگری را به پایین منتقل کردند. در یک محیط بدون ارتعاش، ما انتظار داریم که قایق بالایی شناور شود (به علت اصل شناوری ارشمیدس و قایق پایینی به پایین محفظه سقوط کند.

آن‌ها با استفاده از دو قایق کوچک اسباب بازی اثرات عجیب و غریب این مایعات سنگین را نشان دادند و با کمک یک عقربه مغناطیسی، یک قایق را به بالای مایع و دیگری را به پایین منتقل کردند. در یک محیط بدون ارتعاش، ما انتظار داریم که قایق بالایی شناور شود (به علت اصل شناوری ارشمیدس) و قایق پایینی به پایین محفظه سقوط کند. اما، در این آزمایشات، محققان مشاهده کردند که هر دو قایق بر روی سطح مربوطه خود شناور بودند و قایق زیرین به صورت وارونه در زیر مایع حرکت می‌کرد.

آن‌ها همچنین مشاهده کردند که این حالت برای قایق پایدار است و حرکت دادن آن با استفاده از عقربه باعث سقوطش نمیشود.

آیا علم فیزیک نقض شده است؟ محققان همچنین توانستند نتایج خود را با محاسبات نظری تأیید کنند، به این معنی که این رویداد به سادگی یک اتفاق شانسی نبوده، بلکه در عوض کشف یک ویژگی اساسی است که تاثیر ارتعاشات را بر روی مایعات متراکم نشان میدهد. محققان درباره امکان وجود سایر حالات عجیب و غریب دیگر در علوم شیمی یا زیست‌شناسی هیجان زده اند. آن‌ها معتقدند کشف پادگرانش میتواند به این معنی باشد که در این علوم، پتانسیل بالایی برای تحقیقات آینده وجود خواهد داشت.

تکنولوژی پادجاذبه به واقع می‌تواند انقلابی بی‌نظیر در عرصه اکتشافات فضایی و تولید انرژی به پا کند، می‌تواند تقاضا انرژی در بحث سفر و حمل و نقل را به حداقل برساند. چیزی که ما نیاز داریم، یک دگرگونی در درکمان از فیزیک و همینطور فهم این موضوع که گرانش این نیروی قوی چگونه کار می‌کند و چگونه می‌توان با آن مقابله کرد. دستیابی به تکنولوژی پاد جاذبه مانند هر سکه‌ای که دو رو دارد هم می‌تواند مفید و هم می‌تواند مضر واقع شود و این تکنولوژی قطعا بی‌خطر نخواهد بود.

به عنوان مثال در سال ۱۹۹۲ یک فیزیکدان روس به نام اوگنی مدعی به ساخت ذره پاد جاذبه شد این آزمایش شامل یک دیسک معلق ابر رسانا بالای یک آهنربا بود. از آن زمان به مدت دو دهه حتی دانشمندان ناسا هم موفق به تکرار این آزمایش نشدند. در سال ۲۰۰۲ روزنامه نگار عرصه تحقیقات حمل و نقل هوایی نیک کوک با دید انتقادی تحت عنوان «تحقیقات پاد جاذبه نازی از شکست تا پیروزی» نوشت.

حال این سوال به ذهن می‌رسد که چرا پاد جاذبه موضوعی منع شده می‌باشد و یا چرا ناسا نام پروژه پاد جاذبه را پیش از شروع «فیزیک پیشرانش شکسته خورده» می‌گذارد، ناسا حتی کتابچه‌ای تحت عنوان «پاسخ مکانیک به پادجاذبه» نیز منتشر کرد تا به محققان آماتور و حتی حرفه‌ای کمک کند، بیشتر این تحقیقات که شمارشان حتی بیش از ۱۰۰ ایده در سال هم می‌باشد ماشین‌هایی بودند که به اشتباه تصور می‌شد اثرات پادجاذبه‌ای تولید می‌کنند.

تنها یک مورد جالب توجه این بود که آزمایشگاه جاذبه صفر ناسا با اصلاحاتی بر روی هواپیمای C-۹ خود نه به عنوان ماشینی برای مقابله با جاذبه و نه حتی ماشینی شناور بلکه تکنولوژی‌ای که توانسته بود با اثر کازیمیر (اثری که در مکانیک کوانتومی باعث کنار هم ماندن اجزا می‌باشد) مقابله کند. پاد جاذبه شامل کاهش نیروی جاذبه وارد بر یک شی نیز می‌باشد. اکثر دانشمندان بر اساس چیزی که از هستی و قوانین حاکم بر آن معتقد که پاد جاذبه غیر ممکن می‌باشد و تمام شگفتی‌های پاد جاذبه فقط در فیلم‌های علمی- تخیلی خلاصه می‌شود. اما در آینده علم شاید راهی برای آن پیدا کند!