دکتر سید سلمان فاطمی

جاذبه چیست؟ و آیا جاذبه، به جاذبه مرسوم عالم مادی ما محدود میشود؟

جاذبه تشکیل دهنده کیهان ما، فراتر از جاذبههای مرسوم مادی است. جاذبه دیگری هست که تابع قوانین جاذبه مادی ما نیست ولی کششی را ایجاد میکند که لازمه ایجاد هستی و بدن و مغز ماست. در این میان، نقش ما به عنوان مشاهده گر چیست؟ و آیا مشاهده فعلی ما در مورد جاذبه نمی تواند بسیار محدودتر از جاذبه های دیگری باشد که در عالم وجود دارد؟
برنامه قهوه من از دکتر زینب الشمری

به برنامه قهوه من خوش آمید من زینب شمری هستم.

قبلا گفتم معتبرترین نظریه ها در فیزیک، نسبیت عام و مکانیک کوانتوم است. قبلا در مورد مکانیک کوانتوم سخن گفتم و اکنون در مورد نظریه نسببیت عام اینشتین سخن میگویم. به طور خلاصه این نظریه، مرتبط با جاذبه است. جاذبه یک راز برای دانشمندان بوده است. آنها نمیدانستند جاذبه چه چیزی است و چگونه کار میکند. آنچه ما در مورد جاذبه میدانیم آنکه جاذبه عامل افتادن سیب از درخت، بر زمین است.
نیوتون معادله ای در مورد نیروی جاذبه نوشت. این معادله بیان میکند هر چیز در جهان با نیرویی، چیز دیگری را جذب میکند و این نیرو مستقیما مرتبط با توده آنهاست و رابطه معکوس با فاصله بین مرکزهای آنها دارد. F = Gm1m2/r2
این به چه معناست ؟ این یعنی اگر جسمی توده بزرگتری داشته باشد، جسم کوچکتر را به سوی خود جذب میکند؛ به شرطی که فاصله مرکز های آنها اندک یا کافی باشد تا بتواند نیروی جاذبه را اعمال کند. هرچه فاصله بیشتر باشد نیروی جاذبه کمتر است این جالب است ولی یک مشکل داریم. جسم دوم به وسیله جسم اول به صورت فوری و آنی جذب میشود. این برخلاف کیهان ماست. هیچ چیز فوری و مستقیم در کیهان ما رخ نمیدهد زیرا ما محدود به زمان هستیم. وقتی ما میگوییم فوری و آنی یعنی زمانی وجود ندارد و زمان برابر با صفر است. و این بر خلاف نظریه نسبیت خاص اینشتین است که میگوید زمان مشخص است و هیچ چیز در جهان، سریعتر از نور نیست. چگونه این مشکل را حل کنیم؟
در سال 1915 اینشتین نظریه نسبیت عام را مطرح کرد : اگر زمان، مشخص باشد با مکان محدود میشود و شکل زمان مکان را درست میکند. یک تار و پود در کیهان داریم که از سه بعد مکان و یک بعد زمان درست شده است. و این بافت، بافت زمان مکان نام دارد. تاثیر جاذبه، نتیجه زمان- مکان است که به وسیله ماده و انرژی خمیده میشود. این تارو پود کیهانی، جامد و سفت نیست بلکه الاستیک و قابل خم شدن است. و همه ماده موجود در کیهان، این تارو پود را بر اساس توده خود، خم میکند. برای نمونه توده و انرژی خورشید، بافت زمان-مکان را خم میکند و زمین بر اساس این خمیدگی در مسیری حرکت میکند که مشابه خط مستقیم است همانطور که در ویدیو میبینید. خمیدگی و پیچ در فضا-زمان سبب میشود اینطور به نظر برسد که زمین کاملا به دور خورشید میچرخد.

به طور خلاصه اینشتین یک مقاله ابداعی نوشت که بیان میکرد نیروی جاذبه از بقیه نیروها متفاوت است. و آن، معادله نسبیت عامه اینشتین است. جاذبه نتیجه خمیدگی در بافت زمان-مکان است و جامد نیست بلکه تحت تاثیر توزیع توده و انرژی کهکشانها بر آن، قابل خم شدن و به هم ریختن است.

چه چیزی به دست می آوریم؟ به صورت نظری اگر خورشید، توده بسیار بیشتری نسبت به آنچه امروز دارد، داشت توده زمان مکان را به میزان بیشتری خمیده میکرد. در این صورت چه میشد؟ زمین در مسیری غیر از مسیر کنونی حرکت میکرد و تحت تاثیر نیروی جاذبه به سوی خورشید می افتاد. و در این صورت زمین خود را از این سرنوشت، رها میکرد و لازم میشد با سرعت بیشتری، چرخش کند تا نیروی گردشی اینرسی لحظه ای آن، زمین را در همان مسیر نگه دارد. به همین ترتیب اگر تصور کنیم زمین با سرعتی بشتر از آنچه امروز دارد، حرکت میکرد و سرعت آن برای رها شدن از جاذبه خورشید کافی بود یعنی به سرعت گریز میرسید، چه اتفاقی می افتاد؟ زمین از مدار خود خارج میشد و از خورشید دور میگردید. زیرا زمین میتوانست از جاذبه خورشید و منحنی زمان مکان خورشید بگریزد.

با این همه هنوز، چیز مبهمی هست. از سال 1930 مشاهدات، برخی کهکشان ها را در برخی خوشه های کهکشانی ثبت کرده اند که با سرعت زیاد در حال حرکت است. و این سرعت از سرعت گریز، بیشتر است ولی چه اتفاقی می افتد؟ هنوز آنها درمدار خود باقی میمانند. چرا؟! چرا از مدار خود خارج نمیشود!این یعنی جاذبه ای هست که مانع از گریز آنها از مدارشان میشود و سبب میشود آنها با این سرعت حرکت کنند. این نیروی جاذبه از جاذبه شناخته شده که از توده و انرژی ماده ایجاد میشود، متفاوت است. فیزیکدان ها برخی فرضیه ها را برای توضیح نیروی اضافی جاذبه مطرح کرده اند. اول: آنها پیشنهاد داده اند قانون نیوتن درست نیست و در مورد حجم های بسیار بزگ مانند کهکشانها و توده های کهکشانی نیازمند اصلاح است.
فرض دوم: آنها پیشنهاد دادند ماده

تاریک وجود دارد. این ماده، تاریک خوانده میشود زیرا دیده نمیشود و منبع آن، ناشناخته است. با این همه تاثیر نیرویی بیشتر از جاذبه، یک حقیقت است پس به آن، نام ماده تاریک را دادند. فرضیه اول طبیعتا درست نیست زیرا کیهان در ابتدای پیدایش خود، نیازمند نیرویی بزرگتر از جاذبه ای است که ماده عادی فراهم میکند. این، خوشه های کهکشانی و کهکشان ها را توانا میسازد، به جای آنکه در کیهان پراکنده شوند، شکل بگیرند و به وجود بیایند.
اما فرضیه دوم که وجود ماده تاریک را تصور میکند، مبهم است. آنها نمیدانند ماده تاریک چیست اما تاثیرات آن را میبینند. در کنار این دو فرضیه، ما میتوانیم فرضیه دیگری را بیاوریم و آن، فرضیه چند جهانی است که توسطهیو اورت مطرح شد و این فرضیه امروز به طور فراوان در عرصه های علمی جریان دارد به خصوص پس از آنکه فرضیه ابرریسمان ها و تئوری M و مدارک ریاضی آن عرضه شد و ابعادی غیر از چهار بعد قابل درک و شناخته شده نشان داده شد. و این ابعاد شناخته شده، سه بعد مکانی طول و عرض و ارتفاع و بعد زمان است.

از نظر علمی اگر جهانی خیالی و غیر قابل دیدن و موازی با جهان ما وجود داشته باشد، ممکن است این جهان مثلا از طریق نیروی جاذبه، بر جهان ما تاثیر بگذارد. برای نمونه میتوان تصور کرد ریسمان نیروی جاذبه- که آن را گراویتون مینامیم- وجود دارد و این گراویتون، آزاد است و به بافت زمان مکان یا پوسته ای- که در آن زندگی میکنیم- متصل نیست و به این ترتیب میتوان آن را از یک جهان به جهان دیگر، ترجمه کرد و نتایجش آن است که وجود جهان موازی جهان ما برای توضیح نیروی اضافی جاذبه از منبع ناشناخته، کافی است.
و این نیروی اضافی باعث افزایش سرعت کهکشان ها- که درون خوشه های کهکشانی حرکت میکنند- میشود بدون آنکه باعث متلاشی و پراکنده شدن آنها شود.

من مطمئن هستم مطالب زیادی را امروز بیان کردم ولی همچنان با من بمانید.

به طور خلاصه، من در مورد قانون جاذبه نیوتن سخن گفتم و اینکه چطور این قانون با قانون نسبیت عام اینشتاین اصلاح شده است ولی ما مشاهداتی داریم که فراتر از جاذبه است و قابل توضیح نیست. مانند افزایش سرعت حرکت کهکشان ها بدون آنکه پراکنده شوند و ازمسیر خود منحرف گردند. پس من برخی فرضیات را از طرف فیزیک دانها بیان کردم که کوشیده است علت این پدیده را توضیح دهد. و اینها بیان کرده اند این حالت ممکن است به علت وجود ماده تاریک باشد و این نیروی اضافی جاذبه از کیهان دیگری آمده است.

امیدوارم ازبرنامه من لذت برده باشید. شما راهفته دیگر ببینم.

https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=3224128674271777&id=100000240293014