بخشی از مقاله
نيروي خلا يا گرانش
شايد اين نظريه دهها سال پيش مي بايست مطرح مي شد كه نيروي گرانشي وجود ندارد و اين تماما برآيند دافعه ي بين خلا و ماده است كه گرانش مي ناميم.
اما با گذشت چندين سال حتي فكر محققي به اين سو نمي رود كه سيستم جارو برقي (Vacuum cleaner) كه از نام آن نيز مشخص است دلالت بر اين امر دارد كه نيروي گرانشي وجود ندارد.
در جارو برقي يك فن قوي خلايي تقريبي در آن ايجاد مي كند كه باعث مكش اجسام سبك مي شود.
شايد از ديدگاه كلاسيك دليلي واضح براي اين امر نباشد اما اگر كمي دقيق فكر كنيم مي بينيم كه ماده (هوا) بر خلا دافعه وارد مي كند. صرفا به اين دليل كه مقدار خلا در اين مورد كمتر از ماده است.
حتي در زندگي روزمره بارها اين امر را مي بينيم:
بعد از خوردن آبميوه اگر مكيدن را همچنان ادامه دهيم خلايي تقريبي در درون پاكت ايجاد مي شود. به همين دليل است كه با تكرار اين عمل پاكت چروكيده مي شود.
فيزيك كلاسيك به سادگي اين دو امر را با فشار هوا توجيه مي كند اما همانطور كه گفتم دلايل آن واضح و قاطع نيست.
آيا فشار هوايي كه از گرانش بين ذرات ايجاد شده نبايد فشاري گرانشي ايجاد كند؟
اگر اينگونه بود پاكت آبميوه بايد حجيم تر مي شد!
تمام اين قضايا نيز به صورت عكس توجيه مي شوند. آزمايشي كه به راحتي مي توان براي اين مورد طراحي كرد اين است كه:
درون پاكت آبميوه اي را خلايي تقريبي ايجاد مي كنيم. اين پاكت را درون محفظه اي از خلا نگهداري مي كنيم تا پاكت چروكيده نشود.
سپس آنرا به فضا منتقل مي كنيم و يكي از فضانوردان بوسيله ي يك ني در
طبق اين دو مثال اين امر يا امكان ناپذير است و يا به نيروي زيادي احتياج دارد.
بهتر است بگوييم كه اين سري از ايده ها قبلا به ندرت بيان شده اما يا به شكست انجاميده و يا در زمان خود توجهي به آن نشده است.
سالها قبل فرضيه اي با نام Vacuum fusion (گداختگي خلا) مطرح گرديد. دليل از بيان اين فرضيه افزايش فشار گازها و تبديل آنها به مايع يا فلز آنها بود.
آمار دقيقي در دست نيست كه آيا اين آزمايش به صورت كامل صورت گرفت يا نه.
اما واضح است كه اگر از اين طرح استفاده مي شد به صورت بايد و شايد جوابي دريافت نمي گرديد.
زيرا طرح اوليه ي مفروض جارو برقي بود و در واقع محاسبه اي دقيق براي آن انجام نشد.
اگر اين طرح با بيان امروزي نظريه ي VMR – PCR انجام شود بدون شك ارزان تر و بهتر از طرح پر هزينه ي Diamond Anvil Cell (DAC) خواهد بود.
زيرا ديگر نه احتياجي به دو تكه سلول داياموند بزرگ خواهد بود و نه ليزر و نيروي هاي بسيار بزرگ مي خواهيم.
به هر حال به نظر مي رسد طرح گداختگي خلا در فيزيك به موفقيت دست نيافت.
جالب تر اينكه به تازگي نسلي جديد از جاروبرقي هاي شركت هوور (Hoover®) با اين فناوري وارد بازار شده اند.
حتي با دست يافتن به اين تكنولوژي مي توان گرانشي مطلوب در سفينه هاي فضايي ايجاد كرد!
مثال بهتر سياه چاله ها هستند:
طبق فرضيه هاي فعلي ستاره اي پير بعد از چندين سال كه جرمش را سوزاند (طي يك فرآيند هم جوشي) گرانش خود را از دست مي دهد و به همين دليل ميدان مغناطيسي خودش بر خود آن غلبه مي كند و در نتيجه آنرا چروكيده مي سازد.
مگر طبق قوانين نيروي مغناطيسي يك جسم متناسب با جرم آن نيست؟
پس چطور هنگاميكه جرم كم مي شود نيروي مغناطيسي آن دست نخورده قدرتمند باقي مي ماند؟
بنابراين منطقي تر است بگوييم ستاره در حالت عادي در برآيند دافعه بين خلا و خودش تنها نيروي گرانشي قوي اي را ايجاد مي كند.
هنگاميكه جرم خود را از دست داده نيروي كافي براي غلبه بر نيروي خلا را نخواهد داشت. بنابراين خلا آنرا چروكيده مي سازد.
اين طرح منطقي است اما شايد سوالاتي پيش بيايد از قبيل اينكه چرا خلا با اينكه خالي است اين همه اثر دارد؟
شايد بتوان گفت با كشف ذرات پاد يك گام به عقب بر داشتيم زيرا تمام افكار نسبت به آنها منحرف شد. در صورتيكه اصلا آنها ضد ماده نبودند.
مي دانيم ذراتي مانند آنتي نوترون و آنتي پروتون ها جرم دارند.
در واقع پاد هر چيزي بايد خواص مخالف اصل را حمل كند. براي مثال جرم نداشته باشد. اشعه اي از خود گسيل نكند و رفتاري موج – ذره گونه نداشته باشد.
منطقي است كه ضدماده امواج نوري از خود گسيل ندهد زيرا اين خاصيت مواد است. حتي ضد ماده نبايد از نيرو انرژي به عنوان دو عامل مادي تبعيت كند.
اما اينگونه نيست. آنها حتي اسپين هم دارند!!!
حال اگر خلا از ذراتي به اين شكل تشكيل شده باشد به راحتي مي توان (تا فعلا) اين مسئله را رها كرد. تا اينكه ماهيت آنها دقيقا كشف شود.
حتي اگر ساختار آنها را بفهميم شايد درك كنيم كه اثر آنها در قوانين ما نيرو و انرژي معنا مي دهد در صورتيكه شايد براي آنها اثري ناشناخته و متفاوت باشد.
سوال ديگر اين است كه چرا اين ذرات طيف ندارند؟
اگر واقعا اين ذرات ضدماده باشند دليلي براي داشتن طيف هم نخواهند داشت.
نور سفيد طيف ماده است كه متشكل از تمام رنگ هاي مواد است.
ممكن است اين ذرات نور سياه بدهند كه اين براي ما غير قابل درك خواهد بود و اين نور ممكن است رنگهاي مختلف ضد مواد را تشكيل بدهند (اگر اين ضد مواد رنگي داشته باشند)!
به هر حال اين نظريه منطقي تر است زيرا هنگاميكه به مركز ثقل و ثابت شتاب گرانشي فكر مي كنيد هيچ توجيه مناسبي براي آنها نمي بينيد.
چرا گرانش در مركز هر جسمي تاثير مي گذارد؟
از نظر من كه اين موضوع بايد سريعا بعد از طرح نقض مي شد.
زيرا گرانش هوشمند نيست كه به دنبال مركزي ترين نقطه بگردد و قدرت خود را در آن نقطه مركزيت بدهد.
طبق اين نظريه ي جديد از آنجا كه نيرو از خلا بر زمين (برآيند اين نيروها) وارد مي شود در هر نقطه از يك جسم يك مقدار ثابت نيرو وارد مي شود.
و درباره ي شتاب گرانشي:
چرا تمام اجسام با يك شتاب ثابت سقوط مي كنند؟ اين سوالي است كه تا امروز كسي جواب قطعي نداده بود و در اين مورد تمام ايده ها تنها در حد فرضيه بيان شده اند.
اين سوال را سوالات ديگري در فيزيك سخت تر مي كند:
مگر جرم جسم متناسب با نيرو نيست؟ پس چرا يك جسم با جرم بيشتر دقيقا نيروي وارده اي برابر با يك جسم با جرم كمتر دارد؟
منطقي تر است كه بگوييم از آنجا كه برآيند نيروهاي دافعه بين زمين و خلا است هر جسمي كه نيروي سقوط خود را از اين مقدار ثابت مي گيرد با شتاب ثابتي نيز سقوط مي كند.
بدين معنا كه تفاوتي ندارد ما يك توپ يك گرمي را در نظر گرفته باشيم يا يك توپ يك كيلويي را!
در هر دو حالت شتاب سقوط آنها ناشي از برآيند نيرو بين دو عامل با مقادير ثابت است. زمين (ماده) و خلا!
از آنجاييكه اين نيرو ثابت است شتاب ايجاد شده از اين نيرو نيز براي هر جرمي ثابت است.
حال حدس مي زنم فكر هر كسي كمي متاثر از اين ايده شد كه ماده مي تواند دفع كند اما جذب مستقيم ندارد. زيرا جذب خود متشكل از برآيند دو يا تعداد بيشتري دافعه است.
دو توپ را فرض كنيد. با به هم زدن آنها مي توان آنها را از هم دور كرد. اما تنها با يك ميدان مغناطيسي مي توان آنها را مستقيما جذب كرد و همانطور كه مي دانيد مغناطيس مقوله اي جدا از گرانش است.
چندي پيش بود كه در سايت پارس اسكاي (بخش اخبار) مطلب زير را خواندم:
آبهي اشتكار ، مدير موسسه فيزيك و هندسه گرانشي از همين دانشگاه مي گويد" مي توان ازنسبيت عام براي توضيح كيهان در زمانيكه ماده آنقدر چگال شد كه هيچ معادله اي نمي تواند آن را توضيح دهد استفاده كرد. ما براي نگاه به وراي اين زمان و نقطه نياز به معادلات و ابزار كوانتومي داشتيم كه در زمان انيشتين در دسترس نبود." وي با همكاري پژوهشگران ديگر مدلي را تهيه كردند كه با دنبال كردن ردپاي مهبانگ و عبور از ميان آن به كيهان در حال چروكيده شدني بر مي خورد كه فيزيكي مشابه كيهان ما داشت.
اين گروه در تحقيق خود نشان دادند كه قبل از مهبانگ يك كيهان در حال منقبض شدن وجود داشت كه هندسه فضا-زمان آن مشابه كيهان در حال انبساط ما بود.زمانيكه نيروهاي گرانشي كيهان قبلي را به داخل مي كشاند ، به نقطه اي رسيد كه خواص كوانتومي فضا-زمان باعث مي شوند گرانش حالتي دافعه داشته باشد نه جاذبه. اشتكار مي گويد" ما با استفاده از اصلاحات كوانتمي معادلات كيهانشناسي انيشتين نشان داديم كه بجاي يك انفجار بزرگ كلاسيك ، درحقيقت يك "واگشت كوانتومي" وجود داشته است. سناريوي واگشت كوانتمي بسيار واقع گرايانه بنظر مي رسد.
اين موسسه تقريبا نه ماه پيش (1Q – 2006) به اين موضوع رسيد در حاليكه VMR – PCR اين مطلب را از دو سال پيش (4Q – 2003) بيان كرده بود.
در خبر مي بينيم كه تبديل جاذبه به دافعه از اثرات كوانتومي فضا – زمان معرفي شده در صورتيكه VMR – PCR دليل واضحي را براي اين اثر ارائه مي دهد:
در رياضيات به صورت جدا هيچ گاه يك فضاي سه بعدي توسط خطي تك بعدي خم نمي شود. اينشتين براي حل اين موضوع تعريف جديدي به نام فضا – زمان را ارائه داد.
اما بايد گفت هنگاميكه يك فضا تك بعدي است (زمان) و فضاي ديگر سه بعدي (فضا) ما حتي اجازه نداريم آنها را بررسي كنيم زيرا نقطه ي اشتراكي ندارند.
لازمه ي تركيب آنها كه انطباق آنهاست.
شايد اين مطالب در اوايل قرن بيستم نيز مطرح شد اما اثبات اينشتين آزمايشي بود كه در آن نور به سمت زمين منحرف شده بود و از آنجا كه اين يك دليل تجربي محسوب مي شد مستقيما نظريه را اثبات مي كرد.
اما آيا واقعا انحراف فضا باعث تغيير مسير نور مي شود؟
با فرض اينكه خلا مملو از ضدماده باشد با ايجاد يك جرم اين ذرات بايد در اطراف جرم ايجاد شده چگال تر از ديگر نقاط شوند. همين افزايش چگالي باعث فعال كردن اين ذرات بدون جرم (و بدون اثر در شرايط معمولي) مي شود. اين ذرات شروع به دفع كردن جرم كه فضاي آنها را اشغال كرده مي كنند. (دقيقا مانند مثال پاكت آبميوه كه ذرات هوا مي خواهند فضاي اشغال شده توسط خلا را خود پر كنند)!
طبق قانون سوم نيوتن مبني بر داشتن عكس العمل براي هر عملي ذرات جرم نيز شروع به دفع (عكس العمل) مي كنند. مسلما اين بار نتيجه برعكس مثال آبميوه خواهد بود زيرا مقدار جرم در مقابل خلا اندك است.
البته برآيند اين نيروها كم است كه چنين شتاب گرانشي اندكي ايجاد مي شود. به همين دليل مي توان بيشتر شدن چگالي زمين (كم شدن حجم) آنرا به مرور زمان و با افزايش شتاب گرانشي زمين ديد كه البته اين مقدار نا محسوس است.
روابط زير طريقه ي احتساب اين نيرو و فرمول محاسبه ي نيرو ي خلا و ماده را نشان مي دهد:
F = G x Mm x Me / Re^2
Vacuum has no mass. The distance between vacuum and earth is 0. So:
F = ma
Fe = 5.98 x 10^24 x (3 x 10^8 – 9.8) = 17.93 x 10^32
Fv = 5.98 x 10^24 x 3 x10 ^8 = 17.94 x 10^32
Fv – Fe = resultant = 0.01 x 10^32 = 10^30 (N)
This force creates the gravity acceleration constant.
S0:
Fv = MC
Fe = M(C-g)
اين روابط نشان مي دهند كه شتاب گرانشي زمين حاصل برآيند نيروي 10^32 x 17.94 نيوتني خلا بر زمين و نيروي 17.93 x 10^32 نيوتني زمين بر خلا است. اين برآيند به صورت تقر
يبي برابر با 10^30 نيوتن است.
نكات مهم ديگري كه از اين محاسبات بدست مي آيند اين است كه دافعه خلا بر يك جسم برابر است با جرم جسم در سرعت نور و دافعه ي ماده بر خلا برابر است با جرم ماده در تفاضل سرعت نور و شتاب گرانشي (يا ضريب چروكيدگي ماده در نيروهاي بالا).
توجه داشته باشيد طبق اين تعاريف از آنجا كه نور در سرعت بي نهايت (مادي) قرار داظر گرفتن واحد شتاب انجام داد.
توجه داشته باشيد كه اينشتين به اين دليل شتاب را در نسبيت خاص تعريف نكرد زيرا اعتقاد داشت نور بالاترين سرعت است و حتي با دادن نيروي بيشتر سرعت آنرا بيشتر نمي كنيم .
مي دانيم كه اگر نوري از اتمسفر وارد خلا شود به سرعت اوليه ي خود شتاب مي گيرد.
حتي امروزه ذراتي با نام تاكيون ها به فيزيك معرفي شده اند كه اين خود نشان مي دهد نور آخرين سرعت را دارا نيست.
همچنين مي دانيم كه طبق نسبيت خاص و هم ارزي جرم و انرژي اگر ماده اي به سرعت نور شتاب بگيرد مقدار جرم بيشتري از آن به انرژي تبديل مي شود. در پديده ي انتقال به آبي نيز نور بر اثر نيروي زياد يك ميدان گرانشي قوي منحرف به سمت جرم مركزي مي شود و طيف آن متمايل به آبي مي گردد كه اين نشان دهنده ي افزايش انرژي در آن است.
VMR – PCR با اين مقدمه نتيجه گيري مي كند كه:
الف) نور صورتي كامل از انرژي نيست و در آن جرم نيز وجود دارد.
ب) سرعت نور سرعت نهايي نيست.
ج) در پديده ي انتقال به آبي انرژي و در نتيجه سرعت نور بيشتر مي گردد.
همچنين اين نظريه بازه ي نور را طبق محاسبات زير معرفي مي كند (در قالب نوري و پيرو قوانين نسبيتي و نه تاكيوني و فرا نسبيتي):
سرعت 300195025.68574004 متر بر ثانيه آخرين سرعت يك ذره – موج در قالب نوري مي باشد اگر كه سرعت خلا در نور 299792458 متر بر ثانيه باشد.
به همين دليل است كه نمي توان خواص نور را در كل موجي دانست زيرا كلا از انرژي نيست و به دليل حمل مقداري جرم خواص ذره اي نيز دارد.
اين نسبت بايد تا حدي باشد كه سرعت مجذور نور تقريبا سرعت بي نهايت باشد.
نهايت سرعت نور از رابطه ي زير و بر طبق شكل بالا بدست مي آيد:
از آنجاييكه اگر ضلع پاييني مثلث سمت چپ بر ضلع پاييني مستطيل (FG) منطبق باشد خط D در سرعت C = 3 x 10^ 8 (m/s) قرار دارد نتيجه مي گيريم كه DC = 2707000 و حال كه فرض كرده ايم طول قطر مستطيل ثابت است و با تغيير زاويه تغيير نمي كند پس طول پاره خط DC نيز ثابت و برابر با Sin θ در DC و بنابراين سرعت در D برابر است با C بعلاوه ي اندازه ي DC .
]حل: نويد حقيقت[ .
در صورتيكه:
الف) θ زاويه ي ايجاد شده بالاي قطر مستطيل باشد.
ب) در هر مستطيل با رسم قطر زواياي قائمه (رئوس) آن به دو زاويه ي 70 درجه (بالاي قطر) و 20 درجه (پايين قطر) تقسيم شود.
آنگاه =>
Vc (max) = C + Sin θ (C – Vl)
كه در Vl آن سرعت نور در خلا برابر با 299792458 متر بر ثانيه و C ثابت تقريبي سرعت نور برابر با 3 x 10^8 متر بر ثانيه و Vc (max) بالاترين سرعت يك ذره – موج در قالب نوري مي باشد.
دو نكته در اين مسئله حائز اهميت است:
1) طبق يكي از نظريه هاي اينشتين سرعت اثر گرانش برابر با سرعت تقريبي نور (نه سرعت خود نور در خلا) است كه فرضيه ي هميشگي بودن اثر گرانش نيوتن را با اثباتي كه از سوي كيهان شناسان در سال 2004 – 2002 صورت گرفت نقض مي كند. به همين دليل ما در اين محاسبه بين دو سرعت تقريبي نور و سرعت نور در خلا تقاوت قائل شده ايم.
2) در فرمول بدست آمده اصل تقدم ضرب بر جمع بايد رعايت شود تا جواب صحيح بدست بيايد.
و بنابراين در اين مدل هنگاميكه به سرعت مجذور نور (تقريبي) برسيم آنگاه گرانش در ما اثري نخواهد داشت و اثر زمان چندين برابر اثر معمولي آن بر ذره اي با چنين سرعتي خواهد بود.
بنابراين ذره اي با اين سرعت به آينده سفر خواهد كرد. (در اين سرعت شتاب برابر با تندي است).
همچنين عكس اين مطلب نيز صادق است كه اگر با چنين سرعتي در سفر باشيم و ناگهان چنان شتاب منفي اي پيدا كنيم كه در يك ثانيه سرعتمان به صفر برسد (اصطلاحا سرعت منفي بگيريم) از زمان جا خواهيم ماند و به گذشته خواهيم رفت. (البته اين بدان معناست كه ديگران طبق زمان معمول مي روند و ما در گذشته جا مي مانيم و تنها از نظر افرادي كه در زمان معمولي هستند به گذشته رفته ايم اما براي خود ما بازه ي زماني مشخصي تكرار خواهد شد).
به همين دليل است كه كسي از آينده به گذشته نمي آيد. زيرا با سفر به گذشته در بازه ي زماني خاصي (از همان جا كه سفر را شروع كرده ايم) زنداني خواهيم شد. نه به عقب مي رويم و نه به جلو!
اما سفر به آينده امكان پذير است.
از اين مسائل كه بگذريم بايد به موضوع هم ارزي نيرو و انرژي و ارتباط آن با گرانش پرداخت.
همانطور كه ديديد VMR – PCR هم نظريه ي اينشتين مبني بر انرژي بودن ماهيت گرانش را مي پذيرد و هم اثرات نيروي گرانش نيوتن را قبول دارد بنابراين سعي در تركيب آنها دارد.
اين ديد تركيبي به صورت زير است:
1) هنگاميكه جرمي سرعت مي گيرد به نسبت سرعت جرم آن به انرژي تبديل خواهد شد. به طوريكه اگر جرم جسمي در حالت سكون M باشد در سرعت V برابر با m خواهد بود كه در آن M>m و نسبت M به m متناسب با سرعت و انرژي ايجاد شده مي باشد.
2) در فرآيند تبديل جرم به انرژي جرم مستقيما به انرژي تبديل نمي شود بلكه ابتدا به نيرو و سپس به انرژي تبديل مي شود.
3) ماهيت گرانش از تركيب دو عامل انرژي و نيرو ايجاد شده است. بر همين مبنا (در مدل مشخص شده) هنگاميكه سرعت جسمي صفر است شتاب لازم براي حركت آن جسم تنها تابع نيروهاي وارده است زيرا عامل انرژي در سرعت هاي بالا فعال است. بنابراين مي توان گفت كه اگر نور در خلا به صورت طبيعي حركت كند عامل آن بيشتر نيرو خواهد بود تا انرژي و در هنگام انتقال به آبي نيروي بيشتري به انرژي تبديل مي شود.
4) رابطه ي هم ارزي نيرو و انرژي به صورت زير است: (به ياد داشته باشيد كه در ابتدا ما شتاب را در نسبيت تعريف و توجيه كرده ايم):
E x a = F x C^2 ó E x g = F x C^2
اما نيروي گرانش (وزن) همچنان با قبل تفاوتي نخواهد داشت:
Fv = MC
Fm = M (C-g)
Fg = Fv – Fm
Fg = MC – MC – Mg
è Fg = W = - Mg
*
5) محيطي كه چنين پديده هايي (افزايش انرژي) در آن توسط گرانش رخ مي دهد محيط دوگانه ي انتشار مي ناميم:
6) اگر جسمي به سرعت مجذور نور برسد تماما از انرژي خواهد بود و به همين دليل تماما خاصيت موجي خواهد داشت. در اين سرعت گرانشي براي جسم وجود نخواهد داشت.
زيرا طبق مدل در اين سرعت جسم از محيط دوگانه ي انتشار عبور كرده بنابراين ديگر محيط اثر گرانشي براي آن نخواهد بود.
7) نسبت نيرو به انرژي در فرمول E x a = F x C^2 ó E x g = F x C^2 برابر است با:
M = F/a
a = g è M = F/ [G (Me/Re^2)
E = (F x Re^2 x C^2)/ (G x Me)
è E ≈ F (9.18 x 10^15)
يعني هر ژول انرژي تقريبا معادل 9.18 x 10^15 نيوتن است! اين عدد را ثابت هم ارزي مي ناميم.
حال VMR – PCR چگونه اثبات مي كند كه انرژي نيز عاملي در ماهيت گرانش است؟
يك دليل تجربي ويژه براي اثبات اين مطلب وجود دارد كه علاوه بر اثبات اينكه دافعه ي خلا متناسب با دافعه ي ماده است اثبات مي كند كه انرژي يكي از عوامل ماهيت گرانش نيز هست.
طبق فرمول زير انرژي لايه هاي الكتروني بدست مي آيد:
كه در آن ثابت ريدربرگ و Q بار هسته ي اتم و n تعداد عدد كوانتومي اصلي و e بار الكترون و h ثابت پلانك و C ثابت سرعت نور مي باشد. (مرحله ي ريدربرگ تنها به عدد كوانتومي اصلي وابسته است و از بين يك تا 10^30 الكترون ولت بر طبق آن تعيين مي شود).
طبق اين فرمول هرچه عدد كوانتومي اصلي (لايه ي الكتروني) بيشتر بشود بايد انرژي آن لايه و الكترون هايش نيز بيشتر بشود.
اما تجربيات چيز ديگري را نشان مي دهند. شكل زير مقادير انرژي لايه هاي يك اتم اورانيوم است:
همانطور كه مي دانيد بين اتم و اولين لايه ي الكتروني و همچنين بعد از آخرين لايه ي الكتروني خلا وجود دارد. طبق تعاريف گفته شده بايد فرآيند دفع در آنها نيز صورت بگيرد
