حلقه‌های زحل:

گالیله كسی است كه مبداء تاریخ استفاده از تلسكوپ برای مطالعه‌ی سیارات را در سال 1610 بنیان نهاد و خود اولین فردی بود كه موفق به رصد حلقه‌های شگفت‌انگیز زحل شد. در ابتدا او گمان می‌برد دو حلقه‌ی كوچكتر حلقه‌ی مركزی سیاره را احاطه كرده‌اند و در سمتی كه اقمار قرار داشتند با آن در تماس بودند. اما دو سال بعد آنگاه كه دوباره به زحل نگریست اعلام كرد كه هر دو حلقه‌ی كوچك زحل ناپدید شده‌اند. این مسأ له زمانی عمیق‌تر شد كه او دوباره در سال 1616 اظهار داشت زحل بوسیله ی یك شیءٍ هلالی احاطه شده است. او آن را ansae نامید كه در لاتین به معنای دستگیره است. بعدها یك اختر‌شناس هلندی به نام كریستسن هویگنز كه یك سال قبل، تیتان بزرگترین قمر زحل را كشف كرده بود، بالاخره راز آن شیئ طبیعی را نیز حل نمود. در سال 1656 او اطلاع داد در سراسر مسیر مدار تیتان ظاهر حلقه‌ها هیچ تغیری نكرده و در نتیجه دریافت كه آن باید یك حلقه عریض، نازك و پیوسته باشد. در سال 1675 رصدها بوسیله‌ی جین دومینیك كاسینی از سر گرفته شد و معلوم شد یك خط نازك و تاریك‌تر حلقه را به دو حلقه‌ی خارجی جدا از هم تقسیم كرده‌است. یك حلقه‌ی خارجی بنام A و حلقه‌ی داخلی بنام B. بعدها رصدها دقیق‌تر شدند و آشكار شد كه آنها هم خود به زیر مجموعه‌های بسیار دیگری تقسیم شده‌اند. به افتخار این دو اخترشناس فضاپیمایی که به سوی زحل رهسپار شد به نام آن دو نامگذاری گردید و اكنون در حال ارسال اطلاعاتی مفید از زحل و اقمار آن است.

كاسینی به كاوش در اطراف زحل می‌پردازد و كاوشگر هویگنز كاوش در سطح قمر تیتان را به انجام رساند.

تباهی سیاهچاله

فیزیکدانی که پراکندگی ذرات کوانتومی را در فضازمان خمیده نظری مطالعه می کنند به این موضوع پی برده اند که تعریف ذرات و ضد ذرات به مشاهده گر وابسته است ، که در قاعده های همیشگی دربرابر تئوری نسبیت عام است . تصویری که از همه ی این مطالعات پدیدار می شود آن است که اگر فیزیکدانی به درون سیاهچاله چیزی پرت می کرد ، او تمایل نداشت هر رویداد خاصی را در افق رویداد ببیند . او فقط می خواست پیروز شدن بر نیروی گرانش عظیم را در مرکز مشاهده کند . هرچند اگر او فقط بیرون افق رویداد را با طنابی پیوسته با شستش محافظت می کرد انگشتش از داغی سوپ ساطع شده از سیاهچاله می سوخت . اما چطور ذرات می توانند از سیاهچاله خارج شوند ؟ در صورتی که حتی نور نمی تواند از سطح سیاهچاله بگریزد !

در فیزیک کلاسیک سیاهچاله ها افق رویداد مانعی مطلق برای هر چیز که می خواهد از آن بازگردد است . هر چند مکانیک کوانتوم آن را به صورت تردید کوانتومی آورده است و نوسان خلاء کوانتومی جایی که جیی که ذرات و ضد ذرات مرتب در حال آفریدن و نابودی یکدیگرند . یک جفت ذره و ضد ذره در لحظه ی کوتاهی واقع در خارج از افق رویداد سیاهچاله آفریده می شوند . قبل از آن جفت می تواند مانند همیشه نابود شود . ضد ذره به عقب افق رویداد مکیده می شود ، در صورتیکه ذره در جهت مخالف پس زده می شود و بیرون انداخته می شود ( یا بلعکس ) . سیاهچاله ذره را از میان افق رویداد پس می زند . در این صورت جرم به اندازه جرم ذره سیاهچاله کاهش یافته است ، حالا مساحت افق رویداد روبه کاهش گذاشته است . اما چطور این رویداد ممکن است ؟ این بدان معنا است که کل منطقه ی سیاهچاله در زمان کاهش خواهد یافت و سیاهچاله می تواند تباه شود و این برخلاف پیشگویی فیزیک اینشتین و غفلت مکانیک کوانتوم است .

خواص سیاهچاله ها

بعد از پرتاب تلسکوپ فضایی هابل در سال 1990 بسیاری از مشاهدات آن به رصد سیاهچاله ها اختصاص داده شد . اما موضوع سیاهچاله ار کجا آغاز شد ؟ این موضوع در تئوری های نظری فیزیک آغاز شد به خصوص تئوری نسبیت عام اینشتین . فیزیکدانان برای شرح نیروی گرانشی سازگار با سرعت نور آن را به دست ریاضیات سپردند . حال چکیده ای مختصر از سیاهچاله های نظری را به عرض شما عزیزان می رسانم . این چکیده در مورد مدل نظری سیاهچاله ها است. می دانیم ما در حال مطالعه ی سیاهچاله ها هستیم ؛ ریاضیات نسبیت عام ما را قادر می سازد تا در مورد رفتار سیاهچاله ها پیشگویی کنیم و همچنین این محاسبات ما را در درک و فهم این اجرام یاری می کنند . در نسبیت عام مسیر نور این امکان را دارد تا با بسیاری از توزیع های ماده و انرژی در معادله ای که به معادله خط اقصر معروف است محاسبه می شود . ( خط اقصر همان خطی است که کوتاهترین فاصله را در بین دو نقطه در یک سطح نشان می دهد ) زمانی که نور در سفر خود از خط اقصر از میان فضا – زمان می گذرد هنگامی که با افق رویداد یک سیاهچاله روبه رو می شود هرگز نمی تواند بازگشتی داشته باشد . جالب است در جهانی که هیچ گاه چگالی انرژی منفی نمی باشد این رفتار نور موجب می شود در ریاضیات دو خاصیت قاطع از سیاهچاله ها نمایان شود .

1- مساحت رویه ی افق رویداد یک سیاهچاله ممکن است افزایش یابد ولی هرگز کاهش نمی یابد ، این بدان معنا است که ممکن است دو سیاهچاله به هم متصل شوند و سیاهچاله ی بزرگتری را پدید آورند ولی هرگز یک سیاهچاله به دو قسمت تقسیم نمی شود .

2- در افق رویداد کشش گرانش ثابت و پایدار است و در هر جای افق رویداد مقدار آن ثابت است .

براساس خاصیت نخست برای سیاهچاله غیر ممکن است که محو شود زیرا سیاهچاله نمی تواند کوچک شود و یا به دو سیاهچاله کوچک تقسیم شود .

حال که ما می دانیم نور قادر به فرار از سطح سیاهچاله نیست پس ما چطور می توانیم امید داشته باشیم که سیاهچاله ها را ببینیم ؟

در این طبیعت ما جهانی را مشاهده می کنیم که از گرد و غبار و گازی که ستاره ها و کهکشان ها و سیارات را می سازد ساخته شده است و پر شده است . زمانی که گاز و غبار می خواهند به سیاهچاله سقوط کند آنها می توانند به سمت سیاهچاله مکیده شوند و بنابراین در این حالت سزیع می چرخند بنابراین اتم هایشان یونیزه می شود و تولید نور و روشنایی می کنند که به بیرون افق می گریزند و به ما می رسند . بنابراین ستاره شناسان و اخترفیزیکدانان با مشاهدات نجومی خود آنها را رصد می کنند ، هرچند که دیدن این نور هم چندان آسان نیست زیرا بسیاری از سیاهچاله این غبار بین ستاره ای را که یونیزه شده است جذب می کند و در این حالت بسیاری از خصیصه های پنهان می ماند .

در قسمت قبل دو اصل از خاصیت های سیاهچاله ها که در زمینه افق رویداد بودند گفته شد ؛ ما به آنها خواص کلاسیک می گوئیم زیرا آنها با حل معادلات اینشتن مشخص شده بودند . اینها معادلاتی هستند که در مکانیک کوانتوم کاربردی ندارند.

وقتی که ما مکانیک کوانتوم را به تحلیل کلاسیک سیاهچاله ها اضافه می کنیم چه رخ می دهد ؟

ساده ترین راه برای ترکیب نسبیت عام کلاسیک با مکانیک کوانتوم این است که پراکندگی ذرات را در فضا زمان خمیده مشاهده کنیم ، جایی که انحنای فضا زمان نمی تواند پراکنگی ذرات کوانتومی واکنش نشان دهد این تا اندازه ای تقلید است . زیرا ما در حال محافظت از گرانش کلاسیک هستیم و فقط برای ذرات از فیزیک کوانتوم استفاده می کنیم . این رویدادی بسیار مبهوت کننده و مهم در تئوری سیاهچاله است .

And when universe collapses

براي يك لحظه شتاب جهان و انبساط جهان را فراموش كنيد. حالا فرض كنيد جهان در حال فرو ريختن در خود است. چه اتفاقي خواهد افتاد؟

در اين حالت تمام شواهد نشان مي دهد ه جهان در حال انقباض است.

نخست نور ستارگان به طرف آبي جابجا مي شوند.

فاصله بين اجسام در حال اهش است.

بنابراين فاصله بين زمين و ماه كاهش مي يابد، ماه به زمين وصل مي شود. زمين و ساير سيارات در خورشيد سقوط مي كنند. فشار گرانش افزايش مي يابد. خورشيد وستاره ي آلفا قنطورس (نزديكترين ستاره به خورسيد) يكديگر را جذب مي كنند. فاصله ها به سرعت كاهش مي يابد. حجم جهان كاهش مي يابد و شدت گرانش و فشار آن افزايش مي يابد.

چه اتفاقي براي اتمها مي افتد؟

شعاع مدار اتمها كاهش مي يابد. الكترونها در هسته سقوط مي كنند. بنابراين تنها هسته ها باقي مي مانند. همچنين ممكن است حجم هسته ها نيز كاهش يابد. اما ما هيچگونه شاهدي بر اين امر نداريم. لذا اجازه بدهيد با توجه به چگالي هسته بحث را ادامه دهيم.

چگالي هسته

Density of nuclear is.

2x10^17 kg/m^3

فرض كنيم جهان كاملاً درهم فرو ريزد. بنابراين با توجه به چگالي هسته حجم جهان را حساب مي كنيم

حجم جهان

Vo=M/D=17.1x10^60 kg/2x10^17 kg/m^3=8.5x10^43 m^3

آنگاه شعاع جهان برابر خواهد شد با

Ro=2.7x10^14 m

و اين يك سياه چاله ي مطلق است.

بخصوص اين كه اين انبساط به طور ناگهاني افزايش يافته است.

عده‌اي بر اين باورند كه اين انبساط را بايد با ثابت كيهان شناختي انيشتين توضيح داد و با فرض اين نظريه جهان بايد تا ابد به انبساط خود ادامه دهد. اين نظريه امروزه طرفداران زيادي پيدا كرده است. اما در كنار اين، عده‌اي هم اين نظريه را رد مي‌كنند امّا توضيح قابل قبولي براي اين پديده ارائه نمي‌دهند.

در اين مورد مي‌توان از نظريه‌ي ديگري نيز بهره جست و آن اينست كه به جاي فرض ضد گرانش كه مي‌تواند نظم جهان را بر هم بزند بهتر است از نظريه‌ي نيروي كشش خارجي (گرانش خارجي) استفاده كرد. در اين نظريه بر اين موضوع تاكيد مي‌شود كه در هنگام انفجار بزرگ ذرات بدون بار زيادي بايد شكل گرفته و با سرعت نزديك به نور در جهان منتشر شده باشند اين ذرات فوق اوليه با دور شدن از محل انفجار در مكان‌هاي دورتر در اثر نيروي جاذبه‌ي گرانشي كم‌كم متراكم شده و در وراي دورترين كهكشان‌ها جاي گرفته‌اند. با فرض اين مطالب اين اجرام بدون تشعشع الكترومغناطيسي، بايد در حال بازگشت و يا توقف حركت باشند كه اين نيروي گرانشي بزرگي را به بدنه‌ي جهان وارد مي‌آورد. در كنار انبساط جهان داخلۀ اين اجرام هم حالت انقباضي به خود گرفته و به سمت مركز جهان در حال حركتند و در مسير حركت تمام كهكشان‌هاي عالم را در خود خواهند بلعيد. و جهان دوباره به حالت اوليه‌ي خود باز خواهد گشت

دانشمندان سرعت نور را افزايش دادند

محققان اروپايي به دنبال راهي براي پردازش اطلاعات با سرعت نور هستند
تيمي از دانشمندان اروپايي براي اولين بار نشان داده‌‏اند كه مي‌‏توان سرعت نور را كنترل كرد
محققان مركز فرانسوي

EPFL

، به طور موفقت‌‏آميزي با استفاده از تجهيزات نه چندان پيشرفته و در شرايط محيطي نرمال توانستند سرعت نور را كاهش و افزايش دهند. محققان مي‌‏گويند: اين دستاورد آنها كاربردهاي زيادي در زمينه‌‏هاي مختلف خواهد داشت، از جمله در حوزه‌‏هاي رايانش نوري و ارتباطات فيبر نوري. محققان

EPFL

مي‌‏گويند: كاهش دادن سرعت نور براي خود آنها چندان حيرت انگيز نبوده؛ اما آنچه كه واقعا خود آنها را شگفت‌‏زده كرده اين است كه آنها توانسته‌‏اند نور با سرعت بيشتري از سرعت نور (300 ميليون متر بر ثانيه در خلاء) هدايت کند

کندتر از همیشه

ماگي جو كتابی براى رد محدوديت سرعت منتشر کرده است. وی جوانى جاه طلب نيست، بلكه استاد ۳۵ ساله فيزيك نظرى در دانشگاه امپريال كالج لندن است
نویسنده اظهار می دارد چرا به رغم آنكه فضاى سه بعدى كيهانى كه در فضا- زمان چهاربعدى جهانى خميده اينشتين قرار دارد، درست همانند فضاى اقليدسى، كاملاً مسطح است؟ چرا محتويات آن در مقياس بزرگ چنين همگون است؟ در دهه ۱۹۸۰ آلن اچ گات از موسسه فناورى ماساچوست پاسخ واحدى براى هر دو پرسش يافت.

اين پاسخ كه تورم

(inflation)

نام دارد بيان مى كند كه درست پيش از انبساط آهسته و مداوم فضا كه باعث مى شود مواد موجود در آن به اطراف پراكنده شوند، در يك فاصله زمانى كوتاه انبساط فضايى ناگهانى، شديد و غيرمعمولى رخ داده است. آن ميدان گذرا، در نهايت از بين رفت و مخلوط پيچيده اى از ذرات (و از جمله تابش ها) را به وجود آورد كه هنوز هم در فضا سير مى كنند. آثار اين فشار اوليه هنوز هم به صورت انبساط هابل كه براى ما قابل مشاهده است، وجود دارد كه سرعت اين انبساط امروزه در حال افزايش است

در تفسير هايى كه جزئياتى در مورد وضعيت اوليه ارائه مى دهد، انحراف هاى كوچكى وجود دارد. طى چند سال گذشته يكى از كار هاى اصلى اين بوده است كه تمام اين ضعف هاى جزيى تجزيه و تحليل شود تا اطلاعات لازم در مورد ماده اوليه، تغييرات و حركت آن با توجه به رشد كنونى كيهان تهيه شود. امروزه معماى واقعى جديدى وجود ندارد
هر چند كه پرسش هاى زيادى باقى مانده است كه بايد پاسخ آنها را دريابيم كه از جمله مهم ترين آنها ميراث اسرار آميز و ناشناخته اينشتين است، يعنى «ثابت» كيهانشناختى وى. اين كتاب بيانيه فردى است كه مواضع مخالف خود را نسبت به مطالبى كه پيش از اين با قاطعيت پذيرفته شده است، با صراحت و خلاقيت بيان مى كند
مولف و همكارانش در اين كتاب شك و ترديد هايى نسبت به مفهوم تورم ابزار كرده اند: تورم پديده اى است كه با سرعت بى نهايت رخ داده است. براى مخلوط كردن تركيب چگال و داغ اوليه در دوران هاى ابتدايى، مى بايست با نور رقابت كرده و آن را تا مرز هاى دوردست تورم پشت سر گذاشت يعنى سريع تر از نور؟ اينشتين و همفكرانش تاييد كرده اند كه فقط يك راه براى انجام چنين چيزى وجود دارد: استفاده از گرانش دافعه اى. اين مفهوم در تئورى آنان وجود داشت
ماگي جو حدس مى زند كه شايد راه ديگرى هم وجود داشته باشد. اگر ماده نسبت به نور چنين كند است، چرا سرعت نور در گذشته نمى توانسته است بيشتر و بيشتر باشد؟

Quasar

شي‌ء شبيه به ستاره در آسمان - در طي دوازده ميليارد سال سفر خود تا رسيدن به زمين فوتونهايي از سحابي بين ستاره‌اي دريافت كرده است كه با فوتونهايي كه تاكنون مي‌‌شناختيم تفاوت دارد.
ديويز در توضيح يافته‌هاي وب مي‌‌گويد: مشاهدات وب به معني آن است كه ساختار اتمهايي كه از نور كوثر ساطع مي‌‌شود تفاوت بسيار جزيي اما با اهميت ساختار اتمهاي انسان دارد. دليل اين تفاوت فقط مي‌‌تواند از دو چيز ناشي شود: يا بخاطر سرعت نور و يا بخاطر تخليه الكتروني

(Electron Charge)

از سويي دو قانون در قوانين فيزيك كيهاني مطرح است كه سالهاست مورد پرسش قرار گرفته است. براساس اين دو قانون نه تخليه الكتروني و نه سرعت نور قابل تغيير نيستند. اما بايد براي مشاهدات وب توضيحي داد: يا اين مشاهدات اشتباه است و يا يكي از دو قانون ثبات سرعت نور و يا تخليه الكتروني قابل تكيه نيست. تيم ديويز بنا را براين گذاشتند كه مشاهدات وب درست بوده و يكي از اين دو قانون ممكن است آنطور كه تصور مي‌‌شد غيرقابل تغيير نباشد.
به اين ترتيب اين تيم به مطالعه سياه چاله‌ها روي آوردند. سياه چاله‌ها توده‌هاي عظيم و اسرارآميزي هستند كه ماده را مي‌‌بلعند و حتي نور نيز از چنگال اين مكنده در امان نيست. اگر قرار باشد به قانون دوم ترموديناميك- كه خود يك دگماتيسم ديگر در فيزيك است- اعتقاد داشته باشيم در اين صورت تغيير در قانون ثبات تخليه الكتروني قانون دوم ترموديناميك را در هم خواهد ريخت به همين دليل يك گزينه باقي ماند و آن بررسي امكان متغير بودن سرعت نور است.
گرچه هنوز مطالعات به اندازه كافي نيست و مشاهدات وب از نور كوثر براي درهم ريختن تئوري‌هاي موجود كافي نيست اما مطالعه در اين زمينه از چندي پيش آغاز شده است. ا ز جمله مي‌‌توان به مقاله‌هايي كه در مجله Physical Review Letters منتشر شده مراجعه كرد و گرچه بسياري از وفاداران به تئوريهاي موجود سعي دارند مشاهدات وب و ديويز را اشتباه مشاهده‌اي و اشتباه محاسباتي و آماري جلوه دهند، اما بحثي كه در اين زمينه آغاز شده است روز به روز دامنه‌دارتر مي‌‌شود و به همان اندازه‌اي كه خود كيهان سئوالات لاينحل باقي گذاشته مشاهدات اخير نيز بسياري از تئوريها را به چالش كشانده است.
در اين وضعيت بايد روشن شود به چه چيزهايي از تئوري گذشته مي‌‌توان تكيه كرد و بايد ديد تئوريهاي جديد از عهده پاسخگويي به بسياري از پرسشها بر مي‌‌آيند يا خير. در واقع از نظر ديويز همان بلايي كه تئوري نسبيت انيشتين و فيزيك كوانتوم بر فيزيك قرن نوزدهم وارد آورد حالا خود شاهد آن خواهد بود كه تئوريهاي جديد پايه و اساس اين تئوريها را متزلزل خواهد كرد. حداقل دستاورد اين مشاهدات اين است كه در بررسي ساختار كيهان و اين كه از كجا نشأت گرفته و به كجا تكامل پيدا مي‌‌كند يك گام رو به جلو برداشته شده است.
تئوري نسبيت مي‌‌گويد كه سرعت هيچ چيز از نور فراتر نمي‌رود (سرعت نور در خلأ، تقريباً000ر300 كيلومتر در ثانيه است). آرزوي انسان فراتر رفتن از اين سرعت است و اين آرزوها در فيلمهايي مثل "Star Trek" انعكاس يافته‌اند. حتي اگر انسان ابزاري بسازد كه بتواند با سرعت نور حركت كند براي عبور از كهكشان راه شيري يكصدهزار سال وقت لازم است.

رعت نور ثابت نيست

تئوري جديدي كه دانشمندان استراليايي مطرح كرده‌اند و سرعت نور را ثابت نمي‌دانند مهمترين تئوري فيزيك نوين يعني نسبيت انيشتين را از اريكه قدرت به پايين مي‌‌كشد.
تيم فيزيك‌دانان دانشگاه مك كواري سيدني در استراليا به رياست پال ديويز

Paul Davies

احتمال آن كه سرعت نور طي ميلياردها سال كندتر شده باشد را مطرح ساخته‌اند. در اين صورت فيزيكدانان بايد در مورد بسيار از فرضيه‌ها و تئوريهاي پايه بويژه در مورد قوانين حاكم بر عالم تجديد نظر كنند. ديويز در مصاحبه با رويتر گفت: «معني اين تئوري جديد آن است كه بايد از خير تئوري نسبيت و فرمول

E=mc2

و اين جور چيزها بگذريم البته نه به اين معني كه كتابها را در اين مورد دور بيندازيم؛ هميشه تحولات علمي تئوريهاي قديمي‌تر را در خود هضم مي‌‌كند‌».

نتايج تحقيقات اين تيم در مجله نيچر

Nature

به چاپ رسيده است. جان وب اختر شناس دانشگاه نيوساوث ويلز با ارائه تئوري خود براساس شواهدي كه به دست آمده است ادعا مي‌‌كند كه سرعت نور مي‌‌تواند ثابت نباشد، كه اين موضوع معماي لاينحلي را پيش روي فيزيكدانان و اخترشناسان قرار داده است. براساس يافته‌هاي وب، نوري كه از كوثر-

Quasar

قوانین فیزیکی در تمام دستگاه های لخت یکسان است

در این اثنا انیشتین نظریه ی انقلابی نسبیت را ارائه کرد. مسئله نسبی بودن سرعت ، از نظر انیشتین ، تا جاییکه به اعتبار اصل نسبیت مربوط می شد به اتر و حرکت سوقی ربطی نداشت. طبق اصل نسبیت : قوانین طبیعت در تمام چارچوب های مرجع لخت یکسان اند. انیشتین پس از مطرح کردن اصل نسبیت ، به دو اصل موضوع بنیادی زیر پرداخت