نظریه جهان شمول:
در این مقاله سعی بر آن است تا با استفاده از چند فرض اولیه، به تشریح جهان مادی و چگونگی بوجود آمدن آن بپردازیم.
فرضیات اولیه:
1. جهان در ابتدای خلقت ( قبل از انفجا بزرگ) از دو ذره بسیار ریز ( در مقایسه با ذراتی که هم اکنون در طبیعت می شناسیم) که دارای بار و جرم نیز هستند تشکیل یافته بود( یکی با بار مثبت و دیگری منفی).
2. این ذرات از هیچ ذره ی دیگری بوجود نیامده اند و از درون نیز کاملاً پیوسته هستند، و دو ذره متشابه توانایی ترکیب شدن با یکدیگر و بوجود آوردن یک ذره ی بزرگتر (که بار ، جرم و حجم این ذره برابر با مجموع بار ، جرم و حجم ذرات تشکیل دهنده اش می باشد و از درون نیز پیوسته است) را دارند.
3. انرژی این ذرات با عکس فاصله ی آنها متناسب است و ذرات به گونه ای از هم دور و یا به هم نزدیک می شوند که چگالی انرژی ( یا اثرناشی از ذرات) در محیطی که این ذرات وجود دارند یکسان بماند ( چگالی بار و جرم نیز خود نمود هایی از چگالی انرژی هستند و تنها با ثابت ماندن چگالی این دو خصوصیت است که چگالی انرژی نیز قابلیت ثابت ماندن را دارد).
انفجار بزرگ، آغاز هستی :
در ابتدای خلقت، درست لحظاتی قبل از وقوع big bang مواد ( دو ذره ی بنیادی یاد شده در بالا) بسیار به هم نزدیک و فشرده بوده اند ( مواد را به صورت یک گوی مادی که چگالی آن در مرکز بیشتر از قسمت های بیرونی است تصور کنید). درست هنگام با رخ دادن انفجار بزرگ، ذرات شروع به دور شدن از مرکز انفجار می نمایند. البته سرعت ذراتی که در بیرونی ترین قسمت کره ی مادی قرار داشته اند بیشتر از سرعت ذرات درونی بوده است. لذا انرژی ذرات ( که با عکس فاصله متناسب می باشد) در لبه های گوی مادی سریعتر از قسمت های درونی کاهش می یابد. و همانطور که در فرضیات بالا گفته شد چگالی انرژی محیط می بایست یکنواخت باقی می ماند( یعنی چگالی انرژی می تواند در همه ی نقاط یکنواخت کاهش و یا اینکه افزایش یابد اما اختلاف انرژی بین دو نقطه متفاوت در یک لحظه امکان ندارد). لذا تنها راه ایجاد تعادل انرژی بین ذراتی که در لبه ی بیرونی قرار دارند و ذرات درونی تر این است که بعضی از ذرات درونی با هم یکی شوند و در نتیجه باعث شوند که فضای اطرافشان کشیده شود( هردو ذره که با هم ترکیب می شوند به بقیه ذراتی که در محیط وجود دارند اجازه می دهند تا در فضایی که این دو ذره قبل از ترکیب شدنشان اشغال کرده بودند قرار بگیرند). به این ترتیب است که با ترکیب شدن بخشی از این ذرات با یکدیگر، چگالی انرژی در همه ی نقاط یکنواخت باقی می ماند. هرچه حجم این گوی مادی بیشتر می شود این واکنشها در ابعاد بزرگتر رخ می دهند( بسته به شرایط مختلف ذراتی بزرگتر و یا کوچکتر به وجود می آیند). یعنی در لایه هایی که باید انرژی بیشتری را در خود ذخیره کنند ذرات بزرگتری پدید می آید ( نکته مهم این است که در یک بازه انرژی مشخص وجود یک و یا چند ذره برای حفظ تعادل انرژی در آن محیط کافی است وهرچه از آن بازه انرژی دورتر شویم ذرات متعلق به آن بازه را کمتر پیدا خواهیم کرد). البته حفظ یک لایه انرژی به وسیله ی چند ذره ( همان ذراتی که از به هم پیوستن ذرات بنیادین اولیه بوجود آمده اند) صرفاً با به وجود آمدن ترکیباتی جدید از آنها میسر خواهد بود ( این ذرات نیز به نوبه ی خود واکنش هایی را با یکدیگر انجام می دهند که موجب به وجود آمدن یک لایه ی انرژی از چند ذره بزرگ می شود).
یک پیش بینی: در شتابدهنده های با انرژی بالا هرچقدر ذرات جدید مشاهده شده ( مثلاً پیون ها ) بیشتر باشند در همان لحظه تعداد الکترونها و پروتون های محیط آزمایش کاهش می یابد( تعداد ذراتی که اکنون به صورت طبیعی قابل رؤیت اند کمتر می شوند).
کاملاً واضح است که با به وجود آمدن ذرات بزرگتر چگالی جرم و بار در محیط از حالت تعادل خارج می شود و محیط به گونه ای مجبور است تا با این اثرات مقابله کند.
مقابله محیط با از بین رفتن تعادل جرم و بار:
فرض می کنیم یکی از ذراتی که از ترکیب چند ذره دیگر به وجود آمده است ( ترجیحاً با بار منفی ) در محیطی قرار گرفته که ذرات بنیادین اولیه مثبت و منفی ( با پخش شدگی یکسان ) درونش قرار دارند. ذرات با بار مثبت به گونه ای به ذره بزرگتر نزدیک می شوند که اختلاف بار بین این ذرات ( ذرات بنیادین مثبت و ذره بزرگ با بار منفی ) در حجمی که مورد بررسی قرار می گیرند، نزدیکترین مقدار به چگالی بار محیط اطرافشان باشد( به بیان دیگر در نزدیکی ذره بزرگتر تعداد ذرات مثبت بیشتر از حد متعارف است اما هرچه از آن دور می شویم تعداد این ذرات کمتر شده و به تدریج تعداد این ذرات با تعداد ذرات منفی برابر می شود) . و در مقابل تعداد ذرات با بار منفی در نزدیکی ذره بزرگ بسیار کم است و هرچه از ذره بزرگ دور شویم تعداد ذرات منفی نیز به حد طبیعی خود در محیط می رسد. در عمل ملاحضه خواهد شد که دریک فاصله تقریبی از ذره ی بزرگ ( یک حجم تقریباً کره مانند به مرکزیت ذره بزرگ) چگالی بار اطراف ذره با محیط پیرامونش برابر شده است.(البته می توان فهمید که اثرات ناشی از وجود این ذره در محیط پیرامونش تا بی نهایت ادامه می یابد، اما از یک فاصله معین به بعد می توان با تقریب نسبتاً خوبی از این اثر چشم پوشی کرد).
در مورد اختلاف چگالی جرم نیز تقریباً چنین است. مثلاًً اگر جسمی بزرگ مانند یک تخته سنگ را درون فضایی ( که از ذرات بنیادین مثبت و منفی به طور یکنواخت درونش پخش شده است ) در نظر بگیریم این ذرات در نزدیکی تخته سنگ چگالی کمتری دارند و هر چه از تخته سنگ دور تر می شویم چگالی این ذرات بیشتر می شود تا جایی که با چگالی جرم محیط پیرامونش یکسان شود. وحتی می توان گفت که شکل پخش شدن این ذرات به دور تخته سنگ نیز با شکل آن متناسب است( یعنی اگر تخته سنگ مکعبی شکل باشد ذرات بنیادین اطراف آن نیز شبیه به یک مکعب در فضای اطراف آن پخش می شوند).
حال اگر بخواهیم شکل دقیق ذرات اطراف یک الکترون را تصور کنیم باید ترکیبی از پخش شدگی ناشی از جرم و بار را به صورت همزمان در نظر بگیریم . از مقایسه بین میدان گرانشی حاصل از یک ذره باردار بزرگ مانند الکترون و میدان الکتریکی آن باید گفت که میدان گرانشی بسیار قوی تر از میدان الکتریکی است. زیرا میدان الکتریکی حاصل از ذره را به واسطه اختلاف بار بین آن ذره و محیط پیرامونش در یک فاصله ی معین می سنجیم( به بیان بهتر اختلاف بار را در یک حجم معین کروی شکل به مرکزیت ذره باردار می سنجیم) در صورتی که برای حساب کردن چگالی جرم آن مجموع جرم ذرات مثبت و منفی را که در درون یک حجم معین( حجم کروی شکل مانند حالت قبل) قرار گرفته اند می سنجیم. پس قاعدتاً اثر گرانشی یک الکترون یا پروتون باید از اثر الکتریکی آنها قوی تر باشد در صورتی که ما این وضعیت را کاملاً بر عکس این ادعا مشاهده می کنیم ( امروزه همگان بر این باورند که میدان گرانشی از میدان الکترومغناطیسی بسیار ضعیف تر است ). این اختلاف به وجود آمده میان تجربه و نظریه را با در نظر گرفتن یک ذره که فقط تأثیر گرانشی از خود بجای می گذارد می توان توجیه کرد.
تاثیر یک ذره باردار بر روی محیط پیرامون:
همانطور که در ابتدا گفته شد یک ذره باردار، متناسب با عکس فاصله بر روی محیط خود اثر می گذارد. مثلاً اگر ذرات باردار را یک اندازه فرض کنیم تاثیر هر کدام از آنها در فاصله یکسان برابر خواهد بود و می توان محیط را محیطی خطی دانست. اما اگر یکی از این ذرات بزرگتر از بقیه باشد تاثیر بیشتری نسبت به سایر ذرات بر روی محیط پیرامون خود خواهد داشت ( زیرا یک ذره بزرگتر بار بیشتری نسبت به ذرات کوچکتر دارد). یعنی،
پس می توان حدس زد که محیط پیرامون آنها دیگر خطی نخواهد بود. زیرا ذره بزرگتر اثری قوی تر از سایر ذرات خواهد داشت و تعادل را در محیط پیرامونش از بین خواهد برد. پس برطبق فرض سوم محیط باید به گونه ای ذرات کوچکتر را پیرامون ذره بزرگتر آرایش دهد که اثری برابر با اثر ذره بزرگ و با علامت مخالف آن تولید کنند.
برطبق توضیحاتی که در قسمت قبل داده شد به این نتیجه می رسیم که شکل استقرار ذرات کنار هم به گونه ای خواهد بود که بیشترین تقارن را نسبت به ذره بزرگتر داشته باشند ( چون ذره بزرگ به تمام نقاطی که نسبت به آن در یک فاصله معین قرار دارند به یک اندازه تاثیر می گذارد) و چون ما ذرات را کلاً به شکل کروی فرض می کنیم ( زیرا می توان سطح کره را به خاطر تقارن بالایش سطحی هم پتانسیل قلمداد کرد) پس لایه های تشکیل شده از ذرات کوچکتر پیرامون ذره بزگتر را کروی در نظر می گیریم. ذرات کوچکتری که روی این سطح قرار دارند نیز به نوبه خود باید در حال تعادل باشند ( اثر ناشی از سایر لایه ها و ذره بزرگ بر روی آنها باید برابر باشد) و چگالی بار بر روی سطح لایه ها باید به طور یکسان پخش شده باشد ( برای بوجود آمدن بالاترین تقارن). اولین لایه دارای بیشترین بار مخالف ممکن خواهد بود و هر چه به لایه های بیرونی تر نزدیک شویم این چگالی بار کمتر خواهد شد.
تاثیر یک ذره باردار متحرک بر روی محیط پیرامون:
همانطور که در قسمت قبل گفته شد محیط برای بر قراری تعادل لایه هایی را پیرامون ذره بزرگ ایجاد می کند. اما برای ذره در حال حرکت نمی توان لایه هایی کروی را متصور شد. زیرا سرعت نزدیک شدن ذره بزرگ به سطح لایه در مسیر مستقیم بیشتر از قسمت هایی است که در مسیر حرکت ذره بزرگ قرار ندارند. در ضمن وجود لایه ها برای برقراری تعادل در محیط ضروری است اما عامل به وجود آورنده آنها محیط است که شاید تحت شرایطی نتواند این لایه ها را به صورت کامل تولید کند. لذا به وجود آمدن لایه ها به صورت تناوبی و حتی با شکلی که تقارن پایین تری دارد نیز برای برقراری تعادل در محیط مهم و حیاتی است. برای ایجاد کردن تصوری از شکل لایه های تشکیل شده پیرامون ذره بزرگ در حال حرکت تاثیر یک ذره بزرگتر را بر روی یک ذره کوچک بررسی می کنیم.
همانطور که در ابتدا توضیح داده شد ذره بزگ خاصیتی ( که به صورت شعاعی بر ذرات دیگر اثر می گذارد) را در محیط پیرامونش ایجاد می کند که با حرکت کردن این ذره اثر آن نیز منتقل خواهد شد. پس ذره کوچکتر برای جایگیری درست مجبور است که هم در جهت عمود بر محور شعاعی ( زیرا با رسم شکل مدار دایره ای متوجه خواهیم شد که ذره کوچکتر روی محیط دایره حرکت می کند که عمود بر شعاع است که البته به سه بعد نیز قابل تعمیم است) وهم در جهت حرکت ذره بزرگ حرکت کند.
مساله مهم برای ما سرعت ذره کوچک در جهت عمود بر محور شعاعی می باشد. برای این سرعت دو حالت وجود دارد. این سرعت یا باید ثابت باشد ( برای همه ذرات در همه فواصل) و یا اینکه برحسب فاصله دو ذره از یک دیگر متغییر باشد ( متناسب با اثر ذره بزرگ باشد). با بررسی کردن این دو گزینه متوجه خواهیم شد که تنها در صورتی که سرعت عمود بر محور شعاعی ثابت باشد محیط می تواند لایه هایی بیضی گون را پیرامون ذره بزگ ایجاد کند که خود این لایه ها نیز به صورت تناوبی ایجاد خواهند شد.
پس نتیجه می گیریم که محیط ( ذرات کوچکتر) با سرعتی ثابت به تغیرات پاسخ می دهند که بحث نسبیت خاص نیز از دل همین پاسخگویی محیط به تغییرات با سرعت ثابت بیرون می آید ( در اینجا ثابت بودن سرعت نور دلیل به وجود آمدن حالت های نسبیتی نیست، بلکه ثابت بودن سرعت نور نیز از همین پاسخگویی محیط به تغییرات با سرعت ثابت منتج می شود). مقدار این سرعت نیز به چگالی کلی ذرات در آن محیط بستگی دارد، سرعت باید مقداری باشد تا به واسطه ی آن تمامی ذرات محیط به یک اندازه به حالت تعادل برسند( یا بهتر است گفته شود همه به یک اندازه دچار تغییر شوند).
تأثیر دو جرم بر روی يكدیگر( قانون گرانش):
در مورد ذرات دارای جرم نیز( خاصیت ذرات باردار را به صورت جداگانه بررسی می کنیم یعنی برای بررسی تاثیر بار، ذرات را صرفاً باردار و برای بررسی خاصیت جرم، ذرات را صرفاً دارای جرم در نظر می گیریم) محیط لایه هایی را به جهت بوجود آوردن تعادل در چگالی جرم ایجاد می کند. با این تفاوت که خاصیت جرم ( که بین ذرات دارای بار مثبت و منفی مشترک است) بر روی تمام محیط پیرامون اثر می گذارد و به دلیل مشارکت تمام ذرات در خنثی سازی اثر گرانشی ذره بزرگتر این خاصیت بسیار قوی تر و با برد بیشتر نسبت به نیروی کولنی عمل می کند.
البته این قضیه ( قدرت بسیار بیشتر نیروی گرانشی نسبت به نیروی کولنی ) در صورتی قابل مشاهده است که ذره یا جسم مورد بحث ما دارای همان خصوصیات ذرات بنیادین باشد( چگالی جرم و بار ذرات بنیادین چه بزرگ و چه کوچک یکسان است و تنها بزرگی بار و جرم است که در میزان اثر گذاری آنها مؤثر است) . در صورتی که ما می دانیم چگالی جرم اتمها و مولکولها بسیار کمتر از چگالی جرم ذرات بنیادین است. لذا چگالی جرم، چگالترین ماده ای که ما امروزه می شناسیم نیز بسیار کمتر از چگالی ذرات بنیادین خواهد بود.
پس می توان نتیجه گرفت که میزان تاثیر گذاری آنها نیز به همان نسبت کمترخواهد بود. یعنی اثرگذاری هر جسم در محیط پیرامونش برابر خواهد بود با حاصلضرب جرم در عکس فاصله تا نقطه مورد نظر در نسبت چگالی جسم به چگالی جرم ذرات بنیادین. یعنی،
برای ذره اول برای ذره دوم
که و در آنها نسبت چگالی جرم ذره مورد نظر به چگالی جرم ذرات بنیادین است. در نتیجه اگر بخواهیم تاثیر دو جسم را بررسی کنیم اثرهای متقابل آنها را در هم ضرب کرده و اثر( نیرو) نهایی را خواهیم داشت،
که همان نیروی گرانش بین دو جسم خواهد بود. پس در این نظریه گرانش نه تنها به مقدار جرم بستگی دارد بلکه با چگالی جرم جسم نیز رابطه مستقیم خواهد داشت.
ممکن است پرسیده شود چرا همین تعریف را عیناً برای ذرات باردار به کار نبردیم، پاسخ اینست که جرم یک خاصیت مشترک در مواد است و می توان بین تمامی ذرات از آن میانگین گرفت اما وقتی می خواهیم راجع به چگالی بار صحبت کنیم تعداد ذرات دارای بار غالب منهای تعداد ذرات دارای بار مغلوب در حجم ، سطح و یا طول موردنظر را بررسی می کنیم که در واقع چگالی ذرات باردار مورد بحث ما همان چگالی بار ذرات بنیادین است ( نمی توان از خاصیتی که در بین همه ی ذرات یکسان نیست میانگین گرفت).
سلول گرانشی:
همانطور که در بخش های اولیه توضیح داده شد، نیروی حاصل از چگالی جرم قوی تر از نیروی حاصل از بار است ( زیرا برای بررسی بار اختلاف بارها را در نظر می گیریم اما برای بررسی چگالی جرم مجموع جرم ها را در نظر می گیریم). در صورتی که به واسطه آزمایش مشاهده کردیم که نیروی الکترومغناطیسی بسیار قوی تر از نیروی گرانشی است. دراین بخش قصد بر آن است تا علت این تناقض ظاهری را بررسی کنیم.
دو ذره بزرگ باردار ناهمنام ( برای راحتی کار الکترون و پوزیترون ) را در نظر بگیرید. یکی از این ذرات ( مثلاً الکترون) با سرعت به طرف ذره دیگر ( پوزیترون) حرکت می کند. با نزدیک شدن این ذرات به یکدیگر نیروی کولنی و گرانی باعث می شود که سرعت بیشتری نیز پیدا کنند. از طرف دیگر این ذرات دارای اختلاف چگالی بار نسبت به محیط پیرامون خود هستند، و بهترین حالت برای رسیدن به تعادل ( برای این دو ذره) قرار گرفتن مراکز بار ذرات ( الکترون و پوزیترون ) بر روی یکدیگر است. شکلی که از قرار گرفتن مراکز بارها بر روی یکدیگر به وجود می آید یک کره ی توخالی است که در درون آن یک کره تو پر قرار دارد ( بین سطح خارجی کره ی درونی و سطح داخلی کره ی بیرونی حجمی خالی وجود دارد ).
شرط لازم برای به وجود آمدن چنین شکلی توسط ذرات باردار بزرگ این است که ذره باید از درون پیوسته باشد وهمچنین بار و جرم نیز در درون آن به صورت پیوسته پخش شده باشد، و این در حالی است که همه ی ذراتی که در این مقاله در موردشان بحث شده ( و بحث می شود ) این ویژگی ها را دارا هستند. الکترون و پوزیترون دارای خواص لازم برای به وجود آوردن شکل شرح داده شده هستند. حال با فرض اینکه الکترون به سمت پوزیترون در حال حرکت است دنباله ی ماجرا را پی می گیریم . با نزدیک شدن الکترون به پوزیترون، الکترون حالت پخش شدگی پیدا می کند. هر چه فاصله آنها کمتر می شود پخش شدگی الکترون نیز بیشتر می شود، به طوری که هر لحظه الکترون بیشتر و بیشتر پوزیترون را در بر می گیرد. در واقع شکل کره مانند الکترون کم کم به نیمکره تبدیل می شود.
پس از آنکه شکل نیمکره مانند الکترون کامل شد به سمت تبدیل شدن به یک کره تو خالی پیش می رود ( توجه داشته باشید که الکترون در ابتدا کره ای تو پراست و در انتها یک کره تو خالی است که پوزیترون را در بر گرفته است ). اما در این بین ( در برگرفته شدن پوزیترون توسط الکترون ) ذرات بنیادین مثبتی که پیرامون الکترون را گرفته اند نیز به داخل نیمکره ایجاد شده توسط الکترون حرکت می کنند و هر چه بیشتر شکل الکترون به یک کره تو خالی شبیه تر می شود، ذرات بنیادین مثبت بیشتری به درون آن کشیده می شوند. به طوری که پس از تبدیل شدن کامل الکترون به یک کره تو خالی دیگر هیچ ذره بنیادین مثبت اضافه ای ( که محیط پیرامونش مجبور شود برای جبران اختلاف بار حاصل از آن تغییر شکل دهد ) درخارج از آن وجود نخواهد داشت. زیرا اطراف پوزیترون ( که بارش با بار الکترون برابر است ) نیز ذرا ت بنیادین با بار منفی(که تعداد آنها نیز با تعداد ذرات بنیادین مثبت پیرامون الکترون برابر است) وجود دارند( البته توجه شود که برای درک بهتر مطلب تعداد ذرات مثبت و منفی را مساوی فرض کردیم ولی الزامی برای برابر بودن تعداد آنها وجود ندارد).
پس برای اینکه ذرات بنیادین مثبت و منفی پیرامون الکترون و پوزیترون نیز به حالت تعادل برسند مجبورند وارد این واکنش شوند. اکنون ذره ی بدون بار مورد انتظار ما ساخته شده است و ساختار لایه به لایه ی آن نیز به ترتیب زیر است:
1. در بیرونی ترین لایه الکترون (که یک موجود پیوسته است) به صورت یک کره ی توخالی قرار گرفته است.
2. در لایه ی دوم ذرات بنیادین با بار مثبت قرار گرفته اند. چگالی این ذرات در نزدیکی سطح الکترون زیاد و هر چه به طرف مرکز کره بزرگ ( الکترون ) پیش می رویم چگالی آنها نیزکاهش می یابد.
3. در لایه ی سوم مخلوطی از ذرات بنیادین مثبت و منفی قرار دارند که شکل این لایه به دلیل حرکت دو کره نسبت به یکدیگر دائماً در حال تغییر است ( البته در حالتی که مراکز دو کره کاملاً بر یکدیگر منطبقند این لایه نیز شکلی کره مانند دارد).
4. در لایه ی چهارم ذرات بنیادین با بار منفی حضور دارند و شکل قرار گیری آنها نیز بدین صورت است که در نزدیکی سطح پوزیترون چگالی آنها زیاد است و هر چه از مرکز کره ی درونی ( پوزیترون ) دور می شویم چگالی این ذرات نیز کاهش می یابد.
5. در قسمت درونی یا لایه پنجم نیز یک کره توپر و پیوسته از بار مثبت به اسم پوزیترون جای گرفته است.
خواص سلول گرانشی:
سلول گرانشی یا ذره جدیدی که هم اکنون قصد بحث درباره آن را داریم دارای خصوصیات بارزی است که در ادامه به آنها اشاره خواهیم نمود.
1) این ذرات به دلیل برابر بودن بار ذرات مثبت و منفی در یک حجم معین ( حجم الکترون که همه ی آنها را در برگرفته است) دارای چگالی باری برابر با چگالی بار محیط است و بر روی محیط پیرامون تأثیری (از نظرچگالی بار) نمی گذارد. لذا در میدان های الکتریکی و مغناطیسی هیچ گونه نیروی برآن وارد نخواهد شد.
2) این ذره در اطراف خود میدان گرانشی ایجاد می کند. زیرا مقدار قابل توجهی ازجرم را در حجمی کم جای داده و در نتیجه چگالی جرم آن از چگالی جرم محیط پیرامونش بیشتر است. بر طبق توضیحاتی که در صفحات قبل آمده است میدان گرانشی پیرامون آن بوجود می آید.
3) لایه ی اول و دوم و همین طور لایه ی چهارم و پنجم نیز به طور هماهنگ با هم حرکت می کنند ( به دلیل وابستگی ذرات بنیادین مثبت به الکترون و ذرات بنیادن منفی به پوزیترون ).
4) این ذره با سرعتی برابر با سرعت عکس العمل محیط حرکت می کند. زیرا کل سیستم سوار بر لایه هایی از ذرات بنیادین که بر اثر جابجایی ذرات باردار مدام با سرعت ثابت محیطی درحرکتند حرکت می کند ( کل سیستم با سرعت ثابت پاسخگویی محیط حرکت می کند).
5) این ذرات به واسطه ی نوسانهای که در درون خود دارند می توانند انرژی را با خود حمل کنند و هرچه نوسان ها بیشتر باشد انرژی حمل شده نیز بیشتر خواهد بود.
6) همه ذراتی که خنثی هستند با همان شکلی که در بالا شرح داده شد به وجود آمده اند ( مانند نوترون، البته نوترون از دو ذره نا برابر تشکیل شده است ). علت اینکه نوترون مانند سلول گرانشی با سرعت محیط حرکت نمی کند آن است که اندازه حرکت اولیه ی مناسبی برای به وجود آوردن نیروی داخلی کافی به منظور ایجاد نوسان وجود ندارد و در ضمن نوترون خیلی بیشتر از یک سلول گرانشی تحت تأثیر نیروی گرانشی قرار می گیرد و خودش نیزاثر گرانشی بالایی دارد.
همانطور که مشاهده کردید این ذره جدید یک ذره استثنایی است. در واقع وجود همین ذرات است که کفه ترازو را به نفع نیروی الکترومغناطیس تغییر می دهد.
نیروی هسته ای ضعیف و قوی:
ذرات باردار سنگین قبل از به وجود آمدن سلول های گرانشی می توانستند ( تا به واسطه ی نیروی گرانشی بین شان ) در فاصله ای کم از یکدیگر قرار بگیرند (البته نوترون که پر جرم نیز می باشد حتماً جایی را درون این گروه ها به خود اختصاص خواهد داد) . و بسته به فاصله ای که از مرکز انفجار بزرگ داشته اند گروه های بزرگتر و یا کوچکتری را تشکیل دادند ( همانطور که در ابتدا توضیح داده شد ذرات هر چه به مرکز انفجار بزرگ نزدیکتر باشند باید انرژی بیشتری را در درون و یا در میان خود ذخیره نمایند). اما پس از به وجود آمدن سلول های گرانشی اتفاقات جدیدی رقم خورد. این ذرات که فقط جنبه گرانشی داشتند نسبت به هر میدان گرانشی از خود عکس العمل نشان می دادند. فرقی نداشت که ذره طرف مقابل آنها دارای بار مثبت یا منفی باشد. تنها نکته مهم توانایی ایجاد میدان گرانشی توسط ذره ( یا ذرات ) هدف بود. در نتیجه این ذرات به سرعت فضای اطراف گروه های یاد شده در بالا را در تصرف خود درآوردند ( گروه های تشکیل شده توسط ذرات سنگین)، و هرچه تعداد ذرات پیرامون گروه ها بیشتر می شد این گروه ها خاصیت گرانشی خود را بیشتر از دست می دادند. تاجایی که نیروی گرانشی درونی این گروه ها تنها کمی از نیروی کولنی قوی تر بود و در ضمن دامنه نفوذ میدان گرانشی در خارج از گروه نیز بسیار ضعیف شد. اما میدان کولنی در خارج از گروه همچنان قدرت قبلی خود را حفظ کرده و تنها تغییر در آن شروع شدنش د ر فاصله ای دور تر از مرکز ذرات بود. زیرا سلول های گرانشی حجمی را پیرامون گروه ذرات سنگین به خود اختصاص داده بودند و ذرات بنیادین ناچاراً در پس آن ها قرار می گرفتند ( لذا خاصیت کولنی گروه نیز که به واسطه وجود ذرات بنیادین رخ می دهد نیز در فاصله ای دورتر اتفاق می افتد ).
توصیفاتی را که در بالا خواندید چگونگی به هم پیوستگی ذرات سنگین در کنار هم می باشد که نیروی هسته ای قوی را به آن نسبت می دهند. اما نیروی هسته ای ضعیف که آن را موجب فروپاشی هسته های سنگین (مانند اورانیوم) می دانند به واسطه ی از بین رفتن تعادل بین نیروی گرانشی و هسته ای در درون گروه ذرات سنگین به وجود می آید.
جهان مادی ما کم انرژی ترین جهان است (در بخش هفت آسمان بیشتر به این موضوع اشاره شده است) یعنی انرژی کلی جهان ما از سایر جهان ها ( لایه های انرژی) کمتر است و همچنان نیز روند کاهشی خود را طی می کند. بنابر این با کم شدن چگالی انرژی جهان ما ذرات بزرگ و سنگین که نیاز به انرژی زیادی برای پایدار ماندن خود دارند به مرور دچار واپاشیدگی می شوند تا اینکه بتوانند دوباره پایدار شوند ( منظور این است که نیمه عمر عناصر نشانه ای است مبنی بر اینکه انرژی جهان ما در حال کاهش است ).
پیدایش مولکول ها:
با به وجود آمدن هسته ها الکترون ها نیز (به واسطه نیروی کولنی )جذب این سیستم می شوند در حالی که اطراف الکترون ها نیز از سلول گرانشی پر شده است ( البته تعداد آنها بسیار کمتر از تعداد این ذرات در اطراف هسته است ).
به واسطه وجود این ذرات ( سلول گرانشی ) می توان اوربیتال ( کوانتیده بودن انرژی ) ، طیف نشر خطی ، کوانتیده بودن انرژی و آزمایش هایی از قبیل فوتو الکتریک، تولید و نابودی زوج، اثر کامپتون را توجیه کرد( که البته قبلاً نیز این کار انجام شده است).
در واقع می توان گفت که سلول گرانشی در واقع همان فوتون معروف ( یا بسته انرژی است ).
بخش پایانی:
این تئوری با داشتن بستری مناسب و هماهنگ می تواند بخش های به ظاهر جدا افتاده از فیزیک مانند نسبیت خاص و عام و کوانتم را باهم پیوند دهد. همانطور که در بخش «حرکت ذرات بزرگ باردار در محیط خنثی» ملاحظه کردید مفاهیمی را مورد بحث قرار دادیم که بسیار شبیه به مفاهیم نسبیت خاص بود. البته شبیه بودن آنها به معنی کپی کاری از روی نظریه ی نسبیت نبوده و نیست، در واقع با وجود شباهت های فراوان تفاوت های بسیار مهمی نیز با هم دارند. ازجمله آنها می توان به این موارد اشاره کرد:
فرضیات اولیه ی این دو نظریه هیچ گونه شباهتی به هم ندارند و صرفاً با دنبال کردن روابط منطقی به این نتایج رسیده ایم.
در این نظریه ما از مفهوم ذراتی فوق ریز که تا پیش از این تنها در کوانتم شبیه این مفهوم مورد استفاده قرار می گرفت استفاده کرده ایم و ارتباطی منطقی را بین ذرات ریز و بزرگ برقرار ساخته ایم.
در این نظریه اصلاً از مفهومی به نام سرعت نور( برای رسیدن به مفهوم نسبیت خاص ) استفاده نشده بلکه از فضایی صحبت کرده ایم( می توان گفت نوعی اتر ولی در واقع اتر هم توصیف مناسبی برای این محیط نیست) که می تواند از حرکت ذرات باردار( و همچنین اجسام که در اندازه اتمی دارای بار می گردند) متأثر شده و ما به واسطه ی این تأثیر که بر محیط تحمیل می شود می توانیم آن حرکت ها را مورد ارزیابی قرار دهیم، و محیط اثرات جا بجایی ها را با سرعتی خاص نشان می دهد.
در این نظریه سرعت های بالاتر ازسرعت نور دست یا فتنی است. درضمن صراحتاً مشخص شده که فرمول هایی که در سرعتهای مساوی و یا بیشتر از سرعت نور کاربرد خواهند داشت با فرمول هایی که برای سرعت های پایینتر از سرعت نور مورد استفاده قرار می گیرند یکسان نخواهند بود.
اما در مورد نسبیت عام نیز در بخش « سلول گرانشی» به تفصیل به بیان رابطه میان نور و میدان گرانشی پرداخته شده است. در اینجا نیز تفاوت بسیار بزرگی با نسبیت عام خواهیم یافت:
در این نظریه ابتدا با اتکا به دلیل و منطق سعی شده تا تصویری مادی از نور پیش روی خواننده ترسیم نماییم و سپس با بیان ویژگی های آن به مفاهیمی شبیه به مفاهیم نسبیت عامی دست یافتیم ( با روندی کاملاً طبیعی).
اما از نظر کوانتمی، این نظریه واقعاً با کوانتم متفاوت است که این موارد تفاوت در زیر می آیند:
شكل ذرات بنیادی درکوانتم به این صورت است که هر ذره بنیادی از ذرات بنیادی ریزتری تشکیل یافته است اما در این نظریه همه ی ذرات از همان ذرات بنیادین اولیه مثبت و منفی تشکیل شده اند در ضمن همه ی ذرات از درون دارای پیوستگی هستند.
در این نظریه پیش بینی می شود درلایه های انرژی متفاوت ذرات متفاوت مشاهده خواهد شد و همچنین پیش بینی می شود که وقتی که در یک انرژی بخصوص یک ذره بنیادین جدید دیده می شود تعداد ذرا ت بنیادینی که آزمایش بر روی آنها واقع شده است دیگر همان تعداد اولیه نخواهد بود.
در کوانتم بیان می شودکه نور و ذرات دارای خاصیت موجی هستند ( به واسطه ی رفتار هایی که از ذرات باردار و نور مشاهده کرده اند )، در حالی که این خواص موج گونه را می توان به کمک مفاهیمی مانند چگالی بار و چگالی جرم و استفاده ازتوضیحاتی که در متن آمده ( بدون قائل شدن رفتار موجی برای این ذرات ) پیش بینی کرد و حتی نمایش داد.
در این نظریه شکلی جدید از اتم ترسیم شده است که بیان می دارد لايه هاي انرژي كوانتیده هستند. و به واسطه ی این تعریف می توان اتم را در حالی توصیف کرد که نور دارای جرم، جزئی مهم از ساختمان کلی آن است.
هفت آسمان
انفجار بزرگ ، آغاز ماجرا
با آغاز شدن روند به وجود آمدن جهان، ذراتی که در لایه ی بیرونی قرار داشتند با شتاب حرکت خود را آغاز نموده و همین حرکت شتابدار باعث بوجود آمدن ذراتی جدید در لایه های درونی گردید. در این بین نیروهای الکترومغناطیسی و گرانشی نیز پدیدار شدند. در ادامه همین ذرات جدید شروع به واکنش دادن با یکدیگر کردند و ساختارهای اتمی و مولکولی را به وجود آوردند( این ساختارها با شکل و شمایلی بسیار شبیه به هم در همه ی لایه ها رخ دادند ). البته ناگفته پیداست که اگر چه طبیعت سعی می کرده تا چگالی انرژی را در همه مناطق گوی مادی ثابت نگاه دارد اما هیچ گاه نتوانسته و هیچ گاه هم نمی تواند به این هدف برسد. در نتیجه همواره در بین لایه ها شاهد اختلاف انرژی هستیم. در ضمن با حجیم تر شدن جهان در ثابت های گرانش و کولن و تراوایی خلأ تغیراتی را شاهد خواهیم بود ( یعنی، اسماً ثابت ولی در عمل متغییر هستند). اما از آنجا که بیشتر از 200یا300 سال نیست که بشر این ثابت ها را اندازه گرفته پس نباید انتظار داشته باشیم که در این بازه ی زمانی کوتاه ( در مقایسه با عمر جهان هستی ) بتوانیم تغییرات فاحشی را در این ثابت ها مشاهده کنیم.
اثر متقابل دو دنیا با انرژی متفاوت بر روی یکدیگر
برای شروع این قسمت ابتدا به طرح ویژگی های این دو جهان مادی( با لایه های انرژی متفاوت) نسبت به یکدیگر پرداخته می شود و سپس اثرات متقابل آنها مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
1) در دنیای با انرژی بالاتر عناصر و ذراتی وجود دارند که در جهان پست تر(با انرژی کمتر) به صورت عادی وجود نخواهند داشت.
2) هر دو جهان ، جهان هایی مادی هستند. یعنی قوانین فیزیکی که بر این دوجهان حاکم است با یک دیگر مشابهند و فقط در مقیاس انرژی ذرات و عناصری که از این قوانین تبعیت می کنند با یک دیگر متفاوتند.
3) هر عنصر یا ذره ای در جهان پست تر در صورت قرارگرفتن در شرایط مناسب توانایی تبدیل شدن به عنصر و یا ذره ای با انرژی بالاتر را داراست.
4) هر عنصر یا ذره پر انرژی در صورت قرارگرفتن در جهان پست تر به عناصر یا ذراتی تبدیل می شود که در آن جهان به صورت طبیعی وجود دارد ( این تغییر و تحول ها احتمالاً با هم متفاوتند، یعنی یک ذره با انرژی بالا به چند ذره با انرژی پایین تر تبدیل می شود وچند ذره با انرژی پایین به یک ذره با انرژی بالا تبدیل می شوند).
5) جرم مواد در هرجهان پر انرژي متناسب با اختلاف انرژي آن جهان نسبت به جهان ما بیشتر و یا کمتر است است.
حال فرض مي شود كه جهان ما جهان پست تر باشد و سريعترين چيز ممكن در دنياي ما يعني همان نور به جهانی با انرژي بالاتر وارد شود.در این صورت چه اتفاقي رخ خواهد داد؟ همانطوركه در ويژگي هاي دو جهان اشاره شد نور (فوتون يا بسته ي حامل انرژي) به واسطه ي انرژي بالاي محيط اطرافش انرژي و سرعتي بالاتر پيدا خواهد كرد(یا به شكل نور جهان پر انرژي تر ظاهر مي شود) البته عكس اين عمل نيز اتفاق خواهد افتاد. تعبير درست تر اين است كه نور جذب محيط پر انرژي شده و بازگشتي نخواهد داشت . يعني، ما به واسطه ی نوری که از جهان خود می تابد توانايي ديدن جهان ديگر را نخواهيم داشت( محيطي تاريك را خواهيم ديد). ولي نوري را كه از جهان پر انرژي تر ساطع مي شود قابل مشاهده است (به صورت امواجی بسیار ضعیف).
بر اساس آنچه گفته شده اگر روزي بشر بتواند با سرعت نور حركت كند اتفاق خاصي نمي افتد مگر اينكه ماده ي تشكيل دهنده ی بدن او تبديل به ماده اي پر انرژي تر مي شود و دقيقاً همان خواص ذکر شده در بالا را پيدا مي كند. به عبارت دیگر هركجا از دنياي ما كه ماده اي با سرعتي بيش از سرعت نور حركت كند همين خواص را کسب خواهد کرد.
عاقبت جهان
در اين بخش فقط مي توان به اين نكته اشاره كرد كه با كاهش یافتن چگالی انرژي دنياي ما و پايان يافتن فضاي خالي(اگر ما قدرت آنرا داشتیم که به خارجی ترین لایه ی جهان نیز برسیم بازهم نمی توانستیم خارج از محدوده دنیای مادیی را که در پیش روی ما قرار داشت را مشاهده کنیم تا بدانیم آیا فضایی که دنیای مادی ما هنوز به آن نرسیده است این قابلیت را دارد که ماده در آن گسترش یابد یا نه) انبساط به ناگه مسير معكوس را در پيش گرفته(مواد شروع به منقبض شدن می کنند) و دنياي مادي بر روي خود فرو می ريزد ( در نتیجه گرانش نیز برعکس می شود یعنی مواد و مولکول ها شروع به از هم پاشیدن می کنند) .یعنی، چنانچه نسل بشر جان سالم بدر برد (كه بسيار بعيد است) مي تواند شاهد يك انفجار بزرگ(big bang) ديگر باشد.
قوانين فيزيكي حاكم بر عالم هستي چگونه خواهد بود؟
امروزه به واسطه ي تلاش دانشمندان و محققاني كه در طول تاريخ کوشیده اند تا پرده از اسرار خلقت بردارند، قوانين فيزيكي فراواني در اختيار ما می باشد (كه البته هنوز هم جاي زيادي براي كاملتر شدن اين مجموعه وجود دارد). اما اگر بخواهيم موضوعات مطروحه در بالا را بپذيريم، آنگاه مجبور خواهيم بود شرايط جديد را نيز مد نظر داشته باشيم. در مجموع مي توان گفت كه قوانيني بسيار شبيه به قوانين موجود بر جهان ما بر ساير جهان ها حاكم خواهد بود ( منظور از جهان ما و جهان های دیگر لایه هایی از ماده با انرژی های متفاوت است). البته سرعت نور در جهان پر انرژیتر بیشتر ازسرعت نور در جهان ما خواهد بود.
يك سري فرمول هم داشتم كه اينجا نيامده از جمله اثبات نسبيت خاص( حالا درستي يا غلطيش به كنار)
اگه درست نفهميدين تقصير من نيست حتماْ درست نخوندينش
