بشنویدپادکست آستروپدیا را بشنوید یا برای بعد دانلود کنید

۱۰۰ سال با نسبیت عام: از ایده تا اجرا

در حدود ۱۰۰ سال پیش آلبرت انیشتین (Albert Einstein) که در آن موقع تنها ۳۶ سال داشت, چهارمین و آخرین سخنرانی خود در محل آکادمی علوم پروشیان (Prussian) را در مورد تئوری نسبیت عام به عموم عرضه کرد. این ایده نه تنها مفهوم جاذبه را مجددا تعریف می کرد, بلکه دیدگاه بشریت در مورد واقعیت را نیز تغییر می داد. با آستروپدیا از مطرح سازی این ایده تا استفاده از آن در عمل همراه باشید.

پیاده روی یک فضانورد در بالابر

انیشتین به ایده های ناب و آزمایش های فکری مشهور بود و اغلب ایده های خود را برای اولین بار به صورت ذهنی مورد آزمایش قرار می داد. روشی که در آلمان به عنوان آزمایش گِداین (gedanken) یا فکری شناخته می شد, انیشتین را قادر ساخت تا صحت ایده های اساسی در مورد جهان فیزیکی را مورد بازبینی قرار دهد.

یکی از مشهور ترین نظریه های انشتین در سال ۱۹۰۷ شکل گرفت. ایده وی بیان می کرد که گرانش وارد شده بر روی شخصی در یک بالابر یا موشک بدون پنجره با شتابی بسیار زیاد, مشابه با گرانش وارد شده بر همان شخص در روی زمین خواهد بود. در نتیجه معادلات ریاضی پیشنهاد شده توسط انیشتین, این برابری در اثرات گرانشی با شتاب در گرانش صفر را شرح می داد و همین ایده اساس نسبیت عام را به وجود آورد.

آزمایش با خورشید گرفتگی

وقوع خورشید گرفتگی کامل در ۲۹ می ۱۹۱۹, فرصتی را برای منجمان فراهم کرد تا صحت نظریه نسبیت عام را مورد آزمایش قرار دهند. دانشمندان قرار بود با این آزمایش مشخص کنند که آیا نیروی گرانش خورشید خواهد توانست باعث خمیدگی در نور ستاره های دور به سمت زمین شده یا اینکه تاثیری بر روی آن نخواهد داشت. انجام این آزمایش تنها در خورشید گرفتگی کامل و قرارگیری ستاره ها در نمای پشتی خورشید امکان پذیر بود.

در آن زمان آرتور ادینگتون (Arthur Eddington) سرپرست گروه ارسال شده به جزیره پرینسیپ (Principe) واقع در ساحل غربی آفریقا برای عکس برداری از این پدیده بود که نزدیک به هفت دقیقه به طول انجامید. در نهایت تصاویر به دست آمده از ستاره ها در اطراف خورشید باعث شد تا تفسیر انیشتین از گرانش مورد قبول واقع شود و مدل ۲۰۰ ساله ی نیوتون را مغلوب خود سازد. نیوتون اعتقاد داشت که گرانش نیرویی میان دو جسم است, در حالی که انیشتین ثابت کرد گرانش ساختاری پیچیده داشته و به نوعی منحنی در فضا زمان شباهت دارد.

نمایی فوق العاده عمیق با بیش از ۵۵۰۰ کهکشان که توسط تلسکوپ فضایی هابل به دست آمده است. نام این تلسکوپ از نام اِدوین هابل (Edwin Hubble) و بعد از فوت او برگرفته شد.

گسترش جهان

انیشتین در سال ۱۹۱۷, نظریه نسبیت عام خود را اصلاح کرد تا بوسیله آن به شرح ثابت کیهانی بپردازد. این نظریه درواقع راهبردی ریاضی برای شمارش و محاسبه نیروی گرانش در ابعاد کیهانی و دفع فروپاشی جهان بود که با نظریه نسبیت عام همخوانی داشت.

در این زمان منجمان اعتقاد داشتند که کهکشان راه شیری با فضایی بی نهایت خالی و ایستا پوشش داده شده. اما چیزی نگذشت که اِدوین هابل به همراه گروهی از منجمان, اولین ستاره فرا کهکشانی را یافته و کمی بعد در سال ۱۹۲۹ مدارکی مبنی بر گسترس جهان به دست آوردند. در این زمان هنوز مشخص نبود که ثابت کیهانی می تواند در عمل کاربرد داشته باشد یا خیر.

در سال ۱۹۸۸ کشف شگفت انگیز دانشمندان مشخص کرد که گسترش و از هم گیسختگی در جهان سرعت بیشتری به خود گرفته است. پدیده ای که توسط یک نیرویی ضد جاذبه موسوم به انرژی تاریک هدایت شده و در بسیاری از جهات با ثابت کیهانی برابری می کرد.

تصویری ساختگی از سیاه چاله موسوم به Cygnus X-1 که در حال کشیدن مواد موجود در ستاره کناری خود است.

سیاه چاله ها

نسبیت عام همچنین بیان می کرد که اگر جسمی به اندازه کافی درون خود فشرده شود, خواهد توانست چاله ای در ساختار فضا زمان ایجاد کرده که حتی فُتون های نور هم توان گریختن از آن را نداشته باشند. به همین خاطر در میان دانشمندان ایده ای موسوم به سیاه چاله متولد شد.

هر چند که سیاه چاله ها به طور مستقیم قابل مشاهده نیستند, اما منجمان این پدیده های شگفت انگیز را در تمامی ابعاد با اندازه گیری تاثیرات به وجود آمده بر روی ستاره ها و ابرهای گازی در مجاورت آنها مورد بررسی قرار می دهند.

دانشمندان اعتقاد دارند که گرانش نیز مثل آب در یک دریاچه, حرکتی مواج داشته و باعث تغییر شکل در ساختار فضا و زمان در طول جهان می شود. این درست مشابه با حرکت پرتو های الکترو مغناطیس بوده که به صورت مواج گسترش پیدا می کنند با این تفاوت که امواج گرانشی با گسترش و حرکت خود, ساختار فضا زمان را نیز به حرکت می آورند.

چندی پیش آژانس فضایی اروپا نمونه ای اولیه از یک آزمایشگاه فضایی موسوم به آنتن فضایی تداخل سنج لیزری (eLISA) را برای آزمایش فناوری های مورد نیاز در بررسی امواج گرانشی به فضا ارسال کرد. با این حال تا به امروز تمام تلاش های انجام شده به منظور مشاهده امواج گرانشی مانند مواقع برخورد دو سیاه چاله با یکدیگر, ناموفق بوده است.

منبع: discovery.com

افزودن دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *