پاسخ به:نجوم و اختر شناسی
سه شنبه 17 بهمن 1391 4:38 PM
|
|
|
در "زمان حقيقي" که ما به عنوان انسان در چارچوب آن زندگي ميکنيم و به آن محدود هستيم همواره يک تکينگي، که آغاز جهان محسوب ميشود، وجود دارد. در پيشنهاد بي کرانگي هاوکينگ، مفهوم بيآغازي و بيانجامي جهان چيزي است که تنها "زمان موهومي" و در قالب ترمهاي رياضي وجود دارد. او سود جستن از زمان موهومي را که يک مفهوم رياضي است صرفا تدبير يا حقهاي رياضي براي محاسبه پاسخهايي درباره فضا ـ زمان حقيقي ميانگارد. در تصوير سازي که او ارائه داده ميتوان يک فضا ـ زمان با زمان موهومي مثل سطح کره زمين در نظر گرفت که گوي مانند است و زمان موهومي درجههاي عرض جغرافياند. تاريخ جهان در زمان موهومي در قطب جنوب که يک نقطه معمولي فضا ـ زمان است آغاز ميشود. جهان در استوا به اندازه بيشتر گسترش يافته و سپس دوباره با افزايش زمان موهومي منقبض ميشود تا در قطب شمال به اندازه يک نقطه برسد. هر چند اندازه جهان در قطبها صفر است اما اين نقاط تکينگي به شمار نميرود و عادي هستند. پس ميتوان قوانين يکساني را در آغاز جهان و ديگر زمانها در نظر گرفت. البته هاوکينگ با ارائه اين نظريات بر باد رفتن دستاوردهاي پيشين خود پيرامون تکينگي را يادآور ميشود و ميگويد: در زمان موهومي جهان ميتواند متناهي و فاقد کرانه يا تکينگي باشد اما وقتي به زمان حقيقي که در آن زندگي ميکنيم بر ميگرديم به نظر ميرسد تکينگيها همچنان پابرجا هستند. اين تذبذب فکري او را بدانجا ميرساند که در اظهار نظري عجيب ميگويد: شايد زمان به اصطلاح موهومي همان زمان حقيقي باشد و آنچه زمان حقيقي ميناميم صرفا پرداخته تخيلات ما باشد! پيکان زمان: آيا سفر در زمان ممکن است؟ هاوکينگ معتقد است اگر بخواهيم گرانش را با مکانيم کوانتمي وحدت بخشيم بايد مفهوم زمان موهومي را معرفي کنيم که قابل تميز از جهات فضايي نيست. در زمان موهومي ميتوان به جلو رفت و به زمان عقب برگشت. بين جهات جلو و عقب تفاوت مهمي نيست. اما در زمان حقيقي اين تفاوت بين گذشته و آينده را ما درک ميکنيم. بازگشت به زمان گذشته حقيقي ممکن نيست زيرا مطابق قانون دوم ترموديناميک، هرج و مرج يا آنتروپي هر سيستمي با گذشت زمان همواره افزايش مييابد. هاوکينگ شوخ طبع اين حالت را نوعي قانون مورفي ميداند: سال به سال دريغ از پارسال!افزايش آنتروپي نسبت به زمان نمونهاي است از آنچه "پيکان زمان" خوانده ميشود و به زمان جهت ميدهد. در پيکان ترموديناميکي زمان، آنتروپي در جهت ترموديناميکي زمان افزايش مييابد. در پيکان روانشناختي زمان، احساس ميکنيم زمان ميگذرد و گذشته را به خاطر ميآوريم اما از آينده چيزي در ذهن نداريم. در پيکان کيهان شناختي زمان، جهان بجاي انقباض، گسترش مييابد. پيکانهاي زمان ترموديناميکي و کيهان شناختي در يک جهت هستند، يعني بينظمي در همان جهتي افزايش مييابد که جهان گسترش مييابد. نگراني در مورد شروع انقباض جهان پس از گسترش و بازگشت پيکان ترموديناميکي زمان به عقب بيمورد است زيرا اين امر دست که ده ميليارد سال طول ميکشد. پس اينجا ميتوان پرسيد که زمان چيست؟ آيا جويباري است جاودانه غلتان که همه روياهاي ما را با خود ميبرد؟ يا مثل راهآهن است؟ يا شايد پيچها و شاخههايي داشته باشد که بتوان جلو رفت و در عين حال به ايستگاه قبلي برروي خط برگشت؟ فضا ـ زمان تخت نيوتني سفر در زمان را روا نميدانستند. اما شايد با استفاده از انرژي منفي بتوان ماشين زماني ساخت که در پيچ و تاب فضا ـ زمان به همان محل و همان زمان آغاز حرکت باز گردد. ممکن است در ناحيهاي از فضا ـ زمان حلقههاي زماني وجود داشته باشد. کورت گودل در سال 1949 فضا ـ زماني کشف کرد پر از ماده چرخان که از هر نقطه آن حلقه زماني ميگذشت. مخروط نوري با توجه به دوگانگي مکانيک کوانتم، نور را ميتوان با ماهيتي دوگانه، هم موج در نظر گرفت و هم ذره. در ابتدا مردم فکر ميکردند ذرات نور با سرعت نامتناهي حرکت ميکنند و به اين جهت گرانش قادر به کندکردن سرعت آن نيست، اما انشتين بر اساس نسبيت عام نشان داد نور که با سرعتي متناهي حرکت ميکند، گرانش ميتواند تاثير قابل توجهي بر آن داشته باشد. پس بدين ترتيب زماني که ما از دريچه تلسکوپهاي عظيم فضايي مانند هابل به کهکشانها مينگريم، در واقع به تاريخچه حوادث گذشته جهان مينگريم. مخروط نوري مسيرهاي پرتوهاي نور کهکشانهاي دوردست است که از دل فضا ـ زمان ميگذرد و به ما ميرسد. مخروط نوري از ميان مقدار معيني ماده ميگذرد که براي خميدن فضا ـ زمان کافي است. مخروط نوري گذشته به اندازه بيشينهاي ميرسد و دوباره کوچکتر ميشود، يعني زمان گذشته از ديد ناظر به شکل گلابي است. به عبارت ديگر، انتشار نور بر اثر يک رويداد، مخروطي سه بعدي را در دستگاه فضا ـ زمان چهاربعدي بوجود ميآورد که مخروط نوري آينده رويداد نام دارد. مخروط نوري گذشته نيز همان گونه است. براي حجم اين مدل سه بعدي ميتوان ابتدا سطح آبگير دو بعدي را در نظر گرفت که با افتادن سنگي در آن، امواج گسترش يابنده، مخروطي ايجاد ميکنند که راس آن همان نقطه و زماني است که سنگ به آب برخورد ميکند. اگر به اين سطح دو بعدي، بعد زمان اضافه شود، مفهوم مخروط نوري قابل درک است.ثابت کيهاني و اشتباه انشتين کشف هابل به عنوان يکي از انقلابهاي فکري قرن بيستم، جهان را ديناميک و رو به گسترش نشان داد. اما باور به ايستائي جهان چنان نيرومند بود که حتي انشتين در سال 1915 نيز اصلاحاتي در تئوري نسبيت عام خود به عمل آورد تا آن را امکانپذير سازد. او در معادلات خود ثابتي به نام ثابت کيهاني را وارد کرد و نيرويي به نام پاراگرانش را معرفي نمود که برخلاف ديگر نيروها از منبع خاصي ناشي نميشد بلکه در کالبد فضا ـ زمان نهفته بود. موتوري دروني بود که گسترش عالم را کنترل ميکرد. انشتين اين مفهوم رياضي را بکار برد تا به فضا ـ زمان گرايشي دروني به گسترش ببخشد. او به جاي دست برداشتن از باور جهاني جاويد، معادلاتش را دستکاري کرد. اين مفهوم ثابت کيهاني، فضا ـ زمان را در جهت متضاد پيچ و تاب ميداد تا اجسام از يکديگر دور شوند. تاثير رانشي ثابت کيهاني ميتوانست با تاثير کششي ماده برابر شود و پاسخي ايستا براي جهان بدست دهد. هاوکينگ معتقد است اين يکي از بزرگترين فرصتهاي از دست رفته فيزيک نظري است. چنانچه انشتين به معادلات اصلي خود وفادار بود ميتوانست پيشبيني کند که جهان در چه وضعيتي است. کشف هابل نياز به يک ثابت کيهاني براي داشتن پاسخي ايستا براي جهان را از ميان برداشت. بعدها انشتين ثابت کيهاني را بزرگترين اشتباه زندگي علمي خود خواند.البته مشاهدات اخير نشان ميدهد که شايد به راستي ثابت کيهاني کوچکي وجود داشته باشد. انرژي خلاء که در کنار ماده در جهان وجود دارد درست مانند ثابت کيهاني است. چگالي انرژي همانند ماده، منشا گرانش است. اين چگالي انرژي ناکرانمند، ناچار به معناي آن است که در جهان، کشش گرانشي کافي براي درهم پيچيدن فضا ـ زمان و تبديل آن به يک نقطه يافت ميشود. نظريه کوانتمي نيز متضمن آن است که فضا ـ زمان از افت و خيزهاي کوانتمي آکنده است. در مدل گسترش تورمي گوث، سردشدن ناگهاني يا ابرسرمايش مطرح ميشود و گفته ميشود که دما به کمتر از حد بحراني در جهان رسيد بيآنکه تقارن بين نيروها از بين رفته باشد. اين انرژي اضافي، درست مانند گرماي نهان انجماد، داراي اثر پادگرانشي است. نقش آن درست مانند همان ثابت کيهاني است که انشتين کوشيد براي ساختن مدلي ايستا از جهان آن را وارد نسبت عام کند. ثابت کيهاني گسترش جهاني را شتاب ميبخشد و اجازه نميدهد جاذبه گرانشي ماده سرعت انبساط را کند گرداند. چگالي عالم مشاهدات ميکرو موج زمينه تابش کيهاني نشان ميدهد که احتمالا چگالي جهان در هنگام انفجار بزرگ بايد حدود ۱۰۷۲ تن بر اينچ مربع باشد. اگر جرم همه ستارگان مرئي کهکشانها را جمع کنيم، حتي براي پائيننرين نرخ گسترش جهان، حاصل جمع از 01/0 مقدار لازم براي توقف گسترش جهان کمتر است. آنچه ميدانيم آن است که جهان در هر ميليارد سال بين ۵ تا ۱۰ درصد گسترش مييابد. پس جهان بايد داراي مقادير بسيار زيادي ماده تاريک باشد که مستقيما قابل ديدن نيست اما جاذبه گرانشي آنها بر مدار ستارگان کهکشانها تاثير ميگذارد. بخش عمدهاي از ماده تاريک بايد به شکلي متفاوت از ماده معمولي باشد. شايد ماده تاريک از جرمهاي ذرات بنيادي بسيار سبک مانند آکسيونها يا نوترينونها تشکيل شده باشد يا برخي گونههاي عجيب ذره مانند ذرات پرجرم با اندرکنش ضعيف (WIMP) که توسط نظريههاي مدرن ذرات بنيادي پيشبيني شده اما در آزمايشگاه آشکار نشده است. ماده گم شده ميتواند گواه وجود نوعي جهان سايهوار يا پوستهاي نيز باشد.
نويسنده: مسعود بينش |
کریمی که جهان پاینده دارد تواند حجتی را زنده دارد
دانلود پروژه و کارآموزی و کارافرینی
