چگونگي پديدار شدن ميدان گرانش منفي [
نيروي ضد جاذبه ، انرژي تاريك ، توجيه
حركت شتابدار كهكشانها در كيهان ] ، وارونگي ميدان گرانشي
قانون جهاني گرانش : اگر
پرتابهاي با سرعت زياد ، از يك ارتفاع نسبتا زياد از سطح سياره زمين
در امتداد مماس بر دايرهاي به مركزيت سياره زمين پرتاب شود ، تحت
تاثير گرانش ، مسيري منحني شكل را طي ميكند و سرانجام بر روي سطح زمين
سقوط خواهد كرد . اگر سرعت پرتابه به اندازه كافي زياد باشد ، ميتواند
يك دايره كامل را حول زمين طي كند و دور زمين بچرخد يعني
شكل زير :
اينك اگر پرتابه را ثابت فرض كرده و سياره زمين
را با همان سرعت زاويهاي پرتابه دوران دهيم چه اتفاقي روي ميدهد ؟
مسلما به استناد نظريات نسبيت ، چون قوانين فيزيكي در تمامي دستگاههاي
لخت يكسان است ، پس فرقي نميكند كه پرتابه به دور سياره زمين بچرخد يا
سياره زمين با همان سرعت زاويهاي دوران داشته باشد و پرتابه ثابت
بماند ، يعني مشاهدات انجام شده توسط ناظرين واقع در سطح زمين و يا
مدار پرتابه
يكسان خواهد بود ، در هر دو حالت پرتابه به شرايط بي وزني ميرسد و هيچگاه به سطح
سياره زمين سقوط نخواهد كرد . اين مدار در شكل فوق به رنگ قرمز مشخص شده
است و اگر فاصله پرتابه با سطح سياره زمين كمتر شود ، به مرور زمان
پرتابه به سطح سياره زمين سقوط خواهد كرد ، اين منطقه به رنگ صورتي
روشن نشان داده شده كه منطقه گرانش مثبت نامگذاري ميشود . و اگر
فاصله پرتابه با سطح سياره زمين زيادتر شود ، به مرور زمان پرتابه از
سطح سياره زمين دور ( دفع ) خواهد شد ، اين منطقه به رنگ زرد روشن نشان داده
ميشود كه منطقه گرانش منفي نامگذاري ميشود . البته ناگفته
نماند كه اگر سياره زمين را در حال دوران با سرعت زاويهاي پرتابه در
نظر بگيريم اين دو منطقه ، شامل تمامي اجرام حاضر خواهد بود و اگر
پرتابه را در حال چرخش به دور سياره زمين در نظر بگيريم ، اين دو منطقه
فقط شامل پرتابه خواهد شد . حالت ديگري هم وجود دارد يعني سرعت
زاويهاي پرتابه يا سياره زمين بيشتر از حد لزوم باشد كه در اين صورت
پرتابه ابتدا به ساكن از طرف سياره زمين دفع و پرتاب ميشود يعني شكل
زير :
توجيه حركت شتابدار كهكشانها در كيهان :
سرعت حركت خطي بعضي از اجرام سماوي در جوار هسته
كهكشانها چيزي در حدود يك سوم سرعت نور اندازهگيري شده است . در اين
وضعيت ميتوان پيش بيني كرد كه تمامي اجرام خارج از هسته كهكشان در
محدوده گرانش مثبت كهكشان بوده و در كنارههاي بيروني لبه كهكشان ،
گرانش صفر و در خارج از اين محدوده گرانش منفي ميباشد . يعني تمام
كهكشانها در خارج از محدوده گرانش مثبت و صفر خود ، نيروي ضد جاذبه يا گرانش
منفي دارند كه به وسيله
اين نيرو ميتوانند به حركت و سرعت شتابداري در كيهان دست يابند .
اين همان چيزي است كه انرژي تاريك نام گرفته است و تا به امروز از
ماهيت آن بي اطلاع بودهايم . لازم به توضيح است كه از زمان نيوتن برخي
از فيزيكدانان اعتقاد داشتند كه در مقابل گرانش كه يك نيروي جاذبه است
و ميبايست موجب فرو ريزش جهان شود ، يك نيروي دافعه وجود دارد كه مانع
درهم ريختن جهان ميشود و جهان پايدار باقي ميماند . در هر صورت نه
مخالفين جهان پايدار براي ادعاي خود دليل داشتند و نه طرفداران آن
ميتوانستند آنرا اثبات كنند . اين نيروي دافعهاي گرانشي ، برون
كهكشاني ميباشد و مربوط به داخل كهكشان نميشود .
البته تصور اين پديده تازه شناخته شده براي ما
بسيار دشوار مينمايد ، براي اينكه ما از گرانش توقع نيروي جاذبه داريم
و نه دافعه ولي اين پديده نو شناخته را ميتوان هم با قوانين جهاني
گرانش و هم با نظريات نسبيت و صد البته مكانيك كوانتومي توجيه نمود .
اينك سعي ميكنيم با فرموليزه كردن روابط فيزيكي
، ادعاي خود مبني بر وجود ميدان گرانش منفي ( يعني نيروي ضد جاذبه ) را
به ثبوت برسانيم :
همانطور كه ميدانيم در معادلات فوق
f نيروي جانب مركز ( گريز از مركز ) پرتابه
، m جرم پرتابه ،
v
سرعت خطي پرتابه روی مدار ، r شعاع مدار يا
فاصله پرتابه از مركز میدان جاذبه ( سياره زمين ) ،
F
نيروي جاذبه مابين مركز جاذبه زمين و پرتابه ،
G
ثابت جهاني گرانش ، M جرم مركز گرانش
( سياره زمين ) ميباشد . اينك براي اينكه پرتابه به دور مركز جاذبه چرخش دايمي داشته
باشد ، ميبايست F=f شود ، كه در اين رابطه
فاصله r و سرعت
v قابل محاسبه خواهد بود . اينك
پرتابه را ثابت فرض كرده و مركز جاذبه را با همان سرعت زاويهاي پرتابه
دوران ميدهيم . براي پيدا كردن روابط فيزيكي ميبايست به جاي سرعت خطي
پرتابه ، سرعت زاويهاي مركز جاذبه را وارد معادله نماييم ، همانطور كه
ميدانيم :
v=ωr
كه
ω همان سرعت زاويه
اي
( راديان بر ثانيه - 2pi/s ) ميباشد :
نكته شگفت انگيز در اين معادلات اين است كه
ω يا سرعت زاويهاي ميتواند هم مثبت و هم
منفي باشد ، يعني دوران مركز جاذبه در ديد ناظر يا ناظرين ساعت گرد و يا پاد ساعت
گرد باشد . ولي شعاع يا فاصله پرتابه و مركز جاذبه همواره مثبت بوده و
كسي نميتواند به استناد اين فرمولها مدعي طول يا بعد منفي در عالمي خيالي ديگر شود (
يعني ضد عالم
يا ضد دنيا ، ابعاد منفي و ..... ) . در واقع اين فرمولها وجود سفيد چالهها و
امكان ورود به دنياي ديگر را نفي و منتفي ميكند .
طرح يك مسئله فيزيكي بسيار مهم مربوط به اختر
فيزيك :
جرم نوتروني داريم به جرم پنج
برابر جرم خورشيد ، اگر سرعت زاويهاي اين جرم 500 راديان بر ثانيه
باشد :
1- محدوده ميدان گرانش مثبت
2- مرز ميدان گرانش صفر
3- برد ميدان
گرانش منفي پيرامون آن را مشخص كنيد ؟
جواب :
1- محدوده ميدان گرانش مثبت جرم نوتروني ، كمتر از
شعاع 40.668 كيلومتري
2- مرز ميدان گرانش صفر ، مدار 40.668
كيلومتري
3- برد ميدان گرانش منفي ، از شعاع 40.668
كيلومتري تا بينهايت . در واقع برد ميدان گرانشي اين سياه چاله بينهايت
است ولي شتاب گرانشي آن بعد از شعاع 40.668 كيلومتري منفي خواهد
بود . اين شتاب گرانش منفي سياه چاله ميتواند به خود آن شتاب و سرعت
ببخشد ، تا به امروز سياه چاله هايي با سرعت 4000 كيلومتر بر ثانيه
شناسايي و رديابي شدهاند .
اين مسائل براي اولين بار در علم فيزيك ما حل و
فصل ميشوند و اينك ما ميتوانيم به راحتي متوجه سه مسئله مهم شويم .
1- چرا تمامي اجرام فعلا به كام سياه چاله ها
فرو نميروند ( كشيده نميشوند ) ؟
2- علت اصلي توسعه شتابدار كيهان چيست ؟
3- جهت توجيه توسعه عالم هيچ نيازي جهت
ارايه و پذيرش نظريه انفجار بزرگ نيست ، براي اينكه اين توسعه به راحتي
قابل توجيه است !
g
شتاب گرانشي ، +g
شتاب گرانشي ميدان جاذبه و -g
شتاب منفي ناشي از نيروي جانب مركز ( گريز از مركز ) است .
gf
تفاضل اين دو شتاب و در نتيجه شتاب نهايي است
كه اگر مثبت بود ، ميدان گرانشي مثبت است ولي اگر منفي بود ، ميدان
گرانشي منفي بوده و جاذبه به ضد جاذبه تبديل خواهد شد .
نمودار فوق مربوط به مثال قبلي ميشود . منحني
سبز رنگ مربوط به كاهش شتاب گرانشي و خط قرمز مربوط به افزايش شتاب
گرانشي به نسبت افزايش فاصله از مركز ميدان را نشان مي دهد . منحني
و نيم خط آبي تفاضل آن دو را نشان مي دهد .
برسي موضوع از ديدگاه نسبيت :
اگر ما هر نقطه واقع در ميدان گرانشي پيرامون
مركز گرانش را در نظر بگيريم ، ميتوانيم براي اين مكان و يا نقطه خاص ،
مقداري انرژي تصور كنيم :
و همانطور كه ميدانيم انرژي و جرم هم ارز هستند
، پس ميتوانيم معادل
جرمي اين انرژي را حساب كنيم :
E
انرژي ، m جرم
، c سرعت نور ،
Ef
انرژي ميدان گرانشي در هر نقطه مفروض و
mf جرم معادل
انرژي ميدان گرانشي در هر نقطه مفروض است . مسلما اين جرم ناشي از ميدان گرانشي با دوران
مركز گرانش به چرخش درآمده و صد البته نيروي گريز از مركز پيدا خواهد
كرد كه براي فرموليزه كردن روابط ، از همان روش قبلي استفاده ميكنيم :
و در نهايت به همان نتايج قبلي ميرسيم .
اينك ميتوانيم جرم معادل انرژي پتانسيل گرانشي را نيز حساب كنيم كه از
قرار زير است :
برسي موضوع از ديدگاه مكانيك كوانتومي :
همانطور كه ميدانيم در مكانيك كوانتومي ، فوتون
بوزون ميدان الكترومغناطيس فرض ميشود كه هم انرژي و هم جرم دارد كه مسلما با
داشتن سرعت انتقال c ، تكانه هم خواهد داشت . اينك اگر فرض كنيم كه نظريه مكانيك كوانتومي در مورد ذره
اي بودن ميدان گرانشي درست بوده باشد و ذرات حامل اين نيرو و يا انرژي
ميدان گرانشي ، بوزون گراويتون باشد ، مسلما اين گراويتونها تحت شرايطي
معادل انرژي خود جرم و تكانه خواهند داشت و با دوران مركز ميدان گرانشي ، شروع به
چرخش مارپيچي و يا دايره اي كرده و با افزايش شعاع و محيط ميدان گرانشي ( مدار چرخش گراويتونها ) بر سرعت خطي آنها افزوده شده كه در
نتيجه نيروي گريز از مركز هم افزايش پيدا خواهد كرد و در نهايت جهت
بردار اعمال نيروي گرانشي گراويتونها ( بردار نيروي ميدان گرانش )
برعكس شده و گرانش به گرانش منفي و جاذبه به ضد جاذبه تبديل يا تغيير
پيدا ميكند . به طور خلاصه نيروي جاذبه به طرف مركز جاذبه ( مركز ثقل
جرم ثقيل ) ، تبديل به نيروي گريز يا خروج از مركز خواهد شد . كه مسلما
در پيدا كردن روابط فيزيكي به همان معادلات قبلي خواهيم رسيد . براي
اينكه در اين معادلات جرم پرتابه و يا گراويتون و .... از دو طرف
معادله حذف ميشود .
مارپيچهاي آبي جهت اعمال نيروي گرانش مثبت مركز
گرا و دايره قرمز جهت اعمال نيروي گرانش صفر خنثي و منحني هاي
بنفش رنگ جهت اعمال نيروي گرانش منفي خارج مركز توسط گراويتونهاي فرضي
را نشان ميدهد .
محمدرضا طباطبايي 10/4/87
http://www.ki2100.com
لطفا نظر خود را
به تالار زير ارسال فرماييد :
http://persianforum.ki2100.net/viewtopic.php?f=79&t=89
