اَبا اِباد

شبیه سازی یک کهکشان

شبیه سازی یک کهکشان

اینکه قوانین فیزیک قوانینی جهانی‌ست و بر سرتاسر کیهان حاکم است، نتایج بسیار جالبی نیز با خود به همراه دارد. فرض کنید الان یک تلسکوپ برمی‌داریم و یک ستاره‌ی دور دست را مشاهده می‌کنیم. ما با استفاده از قوانین فیزیک می‌توانیم اطلاعات زیادی راجع به آن ستاره‌ی دور دست به دست آوریم. چرا که ما می‌دانیم همین قوانین فیزیکی که اینجا حاکم است، در آنجا‌ نیز حاکم است و‌ نگرانی از این بابت نداریم که نکند این قوانین آنجا عوض شود. اما ما خیلی از اوقات به بسیاری از پدیده‌هایی که در کیهان اتفاق می‌افتد دسترسی نداریم.

مثلا فرآیند تولد یک ستاره را‌ در نظر بگیرید. ما ممکن است در گوشه‌ای از کیهان، یک سحابی را پیدا کنیم که درون آن ستارگان زیادی در حال تولد باشند. سحابی‌ها حکم زایشگاه ستارگان را دارند. چقدر خوب که ما در حال تماشای تولد ستاره‌ای هستیم. اما فرآیند تولد یک ستاره حداقل چند میلیون‌ سال زمان می‌برد. در حالیکه عمر ما هشتاد‌ نود سال است. اگر من و شما پشت آن تلسکوپ بنشینیم و کل عمرمان به آن ستاره‌ی در حال تولد نگاه کنیم، متوجه هیچ اتفاق خاصی نمی‌شویم. انگار زمان در آنجا متوقف شده است. یا خیلی از اوقات ما چیزی که علاقه داریم را اصلا پیدا نمی‌کنیم. مثلا نمی‌دانیم که کهکشانی که درون آن هیچ ماده‌ی تاریکی وجود نداشته باشد، چگونه به دور خودش می‌چرخد. ما هر کهکشانی که مطالعه می‌کنیم، تاثیر ماده‌ی تاریک روی سرعت چرخش ستاره‌های آن کهکشان به دور مرکزش را می‌بینیم. اما اگر کهکشانی هیچ ماده‌ی‌ تاریکی نداشته باشد چطور؟

آیا اصلا چنین کهکشانی تشکیل می‌شود؟

اگر تشکیل شود چگونه خواهد‌ بود؟

ما که تا به حال چنین کهکشانی پیدا نکرده‌ایم، پس چطور می‌توانیم در مورد آن نظر دهیم؟

تصور کنیم؟ نمی‌توانیم تصور کنیم چون ما‌ علم می‌ورزیم و داستان سرایی و افسانه سرایی نمی‌کنیم. اما ما یک چیز با‌ارزش داریم و آن قوانین فیزیک است که می‌توانیم در حالات مختلف آن‌ها را به کار گیریم. ما قانون گرانش را می‌دانیم و بعد می‌گوییم خب کهکشانی که ماده‌ی تاریک ندارد، طبق این محاسبات باید اینطوری باشد. اما ما داریم راجع به یک کهکشان با میلیون‌ها ستاره‌ صحبت می‌کنیم. ما اگر برای هر ستاره حتی یک معادله داشته باشیم، آن مدل ما یک میلیون معادله خواهد داشت که باید همزمان حل شوند. اوه‌ اوه حداقل یک میلیون معادله، چه کسی می‌خواهد این یک میلیون معادله را حل کند؟ ما نمی‌توانیم اما یک کامپیوتر قوی که می‌تواند این کار را برای ما بکند. ما می‌توانیم با یک سری عملیات جبری و از طریق الگوریتم‌های مشخصی میلیون‌ها معادله را همزمان به کمک ابرکامپیوترها حل کنیم.

ما که قوانین حاکم بر این سیستم‌های فیزیکی را تا حدی می‌دانیم، پس می‌توانیم هر طور دلمان بخواهد کهکشان‌های فرضی بسازیم. کهکشانی بسازیم که ماده‌ی تاریک ندارد یا بیش از حد دارد یا پراکندگی خاصی دارد و بعد به کمک آن معادلات، این کهکشان‌های فرضی را در کامپیوترهایمان شبیه سازی کنیم که نمونه‌اش را در تصویر بالا می‌بینید. پس ما وقتی قوانین حاکم بر یک پدیده را بدانیم، می‌توانیم آن پدیده را در کامپیوتر شبیه سازی کنیم. یعنی ما به کمک محاسبات توانسته‌ایم حالت یک سیستم را دقیقا ایجاد کنیم. اما انگار آن سیستم فیزیکی نیز در دل خودش همین محاسبات ما را دارد و پیوسته در حال انجام این محاسبات است. چرا که ما می‌بینیم آن سیستم همواره از همان قوانین پیروی می‌کند.

حال آیا می‌توانیم بگوییم کل جهان یک کامپیوتر بسیار بزرگ است که پیوسته در حال محاسبه می‌باشد؟

لینک شبیه‌سازی فوق https://foothillastrosims.github.io/dark-matter/

– ابا اباد

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *