آلبرت اینشتین در اوایل قرن بیستم نشان داد جهان اطراف ما چهاربعدی است، متشکل از سه بعد فضا و یک بعد زمان. اما خیلی زود این پرسش مطرح شد که آیا ابعاد بالاتری نیز وجود دارند یا خیر. نظریه‌پردازان فیزیک سال‌ها است مدل‌های ریاضی پیچیده‌ای را تدوین می‌کنند تا حدی بر ابعاد عالم بیابند. معروف‌ترین این نظریه‌ها قطعا نظریه ریسمان است که پس‌از سال‌ها تلاش، هنوز به یک شاهد تجربی بر تایید پیش‌بینی‌هایش دست نیافته است. مشکل این‌جا است که فیزیک‌دانان دقیقا نمی‌دانند چگونه می‌توان با ابزارهای سه‌بعدی موجود، ابعاد بالاتر را اندازه‌گیری کرد.

یک راه‌حل‌، استفاده از گرانش است، دوربرد ترین نیروی عالم که می‌تواند با نفوذ به ابعاد بالاتر، شواهد مورد نیاز فیزیک‌دانان را فراهم کند. سال‌های سال است فیزیک‌دانان به قانون عکس مجذور فاصله نیوتون مشکوکند و تلاش می‌کنند با انجام آزمایش‌های دقیق بفهمند آیا توان پارامتر فاصله در قانون گرانش عمومی نیوتون عدد صحیح 2 است یا مقادیر اعشاری هم وجود دارد. اگر مقدار اعشاری پیدا شود، قانون گرانش عمومی جدید می‌تواند بخشی از پدیده‌های مبهم اخترشناسی را مانند وجود ماده تاریک به‌سادگی توضیح دهد و احتمالا نشانه‌هایی از ابعاد بالاتر را آشکار کند. به‌تازگی، دو فیزیک‌دان هندی و اوکراینی پیشنهاد داده‌اند یک روش مناسب استفاده از گرانش، و بررسی حرکت اجرام یک منظومه سیاره‌ای کوچک در آزمایشگاهی فضایی است.

تجهیزات پیشرفته و ابزارهای بسیار حساس امروزی موجب شده است فیزیک‌دانان اسرار بیشتری از این عالم را کشف کنند و جالب این‌جا است که روند کشف این اسرار بسیار سریع‌تر از روند درک آنها است. بشر تاکنون توانسته فقط با 4درصد انرژی درون عالم آشنا شود. 96درصد دیگر را ماده تاریک (26درصد) و انرژی تاریک (70درصد) تشکیل می‌دهند که انرژی تاریک را هم تنها شش سال است که می شناسیم. یک پیشنهاد برای انرژی تاریک این است که این موجود اصلا چیز عجیبی نیست، بلکه همان گرانش است که در فواصل بسیار دور به شکل دیگری ظاهر شده است. شاید هم یک بعد بالاتر در این میان نقش دارد.

ایده رفتار متفاوت گرانش در فواصل دور ایده جدیدی نیست. در دهه 1980، اخترشناسان با بررسی داده‌های ارسالی فضاپیماهای پایونیر 10 و 11 متوجه شدند که این فضاپیماها دقیقا در محل پیش‌بینی شده نیستند. نیرویی بیشتر از گرانش خورشید حرکت آنها را کند کرده بود. متاسفانه پایونیرها در معرض نیروهای مختلفی بودند: بادهای خورشیدی آنها را به پیش می‌راندند، پرتوهای کیهانی به آنها ضربه می‌زدند و برخورد با اجرام درون منظومه آنها را به این طرف و آن طرف منحرف می‌کرد. چنین آزمایشگاه شلوغی برای شناسایی نشانه‌های ظریف ابعاد بالاتر مناسب نبود.

وارون صحنی، اخترفیزیک‌دان مرکز درون‌دانشگاهی نجوم و اخترفیزیک پونه، هند و یوری شتانف، عضو هیات‌علمی موسسه فیزیک نظری بگولیوبف در کیف، اوکراین در مقاله‌ای پیشنهاد کرده‌اند آزمایشگاهی ساخته شود تا نیروی گرانش بدون دخالت نیروهای خارجی آزمایش شود. آزمایشگاه پیشنهادی آنها آپسیس (APSIS)  نام دارد که مخفف عبارت منظومه سیاره‌ای مصنوعی در فضا است.

آنها در واقع فضاپیمایی به شکل یک منظومه خورشیدی کوچک را پیشنهاد کرده‌اند که در نقطه دوم لاگرانژی زمین قرار خواهد گرفت، جایی روی خط واصل زمین و خورشید که 1.5 میلیون کیلومتر از زمین دورتر است. گرانش زمین و خورشید در نقطه دوم لاگرانژی به شکلی است که مدار بسیار پایداری با دوره تناوب یک سال ایجاد می‌کند. فضاپیمای WMAP  هم‌اکنون در این ناحیه قرار دارد و تلسکوپ فضایی جیمزوب هم دد سال 2013 به این نقطه پرتاب خواهد شد. این منظومه مصنوعی را فضاپیمایی بزرگ احاطه خواهد کرد که آن را از پرتوهای کیهانی، غبار، بادهای خورشیدی و هر عامل موثر دیگری بر حرکت سیارات کوچک محافظت خواهد کرد. حتی مخزن سوخت فضاپیما که جرمش مرتب کاهش می‌یابد نیز باید در فاصله دوری از این منظومه قرار بگیرد تا آنها تغییرات گرانش مخزن سوخت را احساس نکنند.

وقتی فضاپیما در نقطه دوم لاگرانژی قرار گرفت، سیارات کوچک در مدارهای بیضوی درون پوشش محافظ رها خواهند شد. این سیارات در واقع گوی‌های استانداردی هستند که در فاصله 10 سانتی‌متری جسم مرکزی که کره‌ای 5 کیلوگرمی است، حرکت می‌کنند. فضاپیما هم‌چنین به لیزری مجهز خواهد بود تا اگر سیارات حرکت خود را به‌درستی آغاز نکردند و مدارشان شکل کاملی نداشت، با اعمال فشارهای تابشی پرتوهای لیزر مدارشان را تصحیح کند. ابزارهای بسیار حساس نصب‌شده در فضاپیما در طول چند سال، موقعیت اجرام را با دقت بسیار زیادی زیر نظر خواهد داشت؛ بدین ترتیب هر گونه انحرافی در مدار این سیارات، هرقدر اندک، می‌تواند به تایید یا رد دیگر مدل‌های گرانشی، وجود ابعاد بالاتر، خواص انرژی تاریک و ماده تاریک بیانجامد؛ به‌عنوان مثال اگر دقت اندازه‌گیری انتقال حضیض مدار سیارات به کسری از ثانیه‌قوس برسد، اندازه‌گیری‌ها می‌تواند وجود یا رد بعد پنجم را نشان دهند. اما این طرح تازه ارایه شده و ممکن است سالها طول بکشد تا به مرحله اجرا درآید.

تهیه و گردآوری مقاله : ذوالفقار دانشی