مشاوره رایگان تحصیلی
منو

پایان فیزیک - بخش دهم

: پايان فيزيك - بخش دهم :

پايان فيزيك - بخش دهم

برگرفته از كتاب Stephen Hawking - The story of his life and work نوشته Kitty Ferguson

سياهچاله و آنتروپي

شبي از ماه نوامبر 1970 كمي پس از تولد دخترم لوسي، موقعي كه مي‌خواستم به رختخواب بروم، شروع به تفكر در باره سياهچاله كردم. به علت معلوليتي كه دارم، اين كار طول مي‌كشيد و بنابر اين به اندازه كافي وقت براي اين انديشه داشتم.»

نتيجه اين تفكر، كشف چيزي آن‌قدر ساده بود كه پس از شنيدن به نظر مي‌رسد به فكر هر كسي مي‌توانست راه يابد. اما براي هاوكينگ، اين ايده آن‌قدر جالب بود كه او را تا صبح بيدار نگه داشت. هاوكينگ يادآوري مي كند كه پن‌روز راجع به آن فكر كرده بود ولي متوجه نتايج آن نشده بود.

ايده اين بود كه يك سياهچاله هيچ‌گاه نمي‌تواند كوچكتر شود زيرا سطح يك افق رويداد (شعاع-غيرقابل-بازگشت كه در آنجا سرعت، از سرعت نور فراتر مي‌رود) هرگز نمي‌تواند كاهش يابد.

به طور خلاصه يادآوري كنيم كه يك ستاره در حال رُمبش، به شعاعي مي‌رسد كه در آنجا سرعت گريز با سرعت نور برابر است. فوتونهايي كه اين ستاره پس از رسيدن به اين شعاع، گسيل مي‌كنند، چه مي‌شوند؟ گراني در اينجا آنقدر شديد است كه امكان گريز به اين فوتونها را نمي‌دهد، ولي آنقدر شديد نيست كه آنها را به داخل سياهچاله بكشاند. فوتونها در اينجا سرگردان مي‌مانند. اين شعاع افق رويداد است. پس از آن، ستاره به منقبض شدن ادامه مي‌دهد، هر فوتون گسيل شده، به داخل ستاره بازگردانيده مي‌شود.

آنچه هاوكينگ به آن پي برد اين بود كه مسيرهاي پرتوهاي نور كه در افق رويداد سرگردان هستند نمي‌تواند مسيرهاي پرتوهاي نور باشد كه به يكديگر نزديك مي‌شوند. مسيرهاي پرتوهاي نور كه به يكديگر نزديك مي‌شوند، به شدت به هم برخورد مي‌كنند، به سياهچاله سرازير مي‌شوند و ديگر سرگردان نيستند. براي اينكه ناحيه افق رويداد كوچكتر شود (و سياهچاله كوچكتر شود)، مي‌بايد مسيرهاي پرتوهاي نور در افق رويداد به يكديگر نزديك شوند. ولي اگر اين طور شود، اين پرتوها به داخل سرازير مي‌شوند، افق رويداد باز هم درست در همان جا كه بوده است خواهد ماند و كوچكتر نخواهد شد.

يك راه ديگر انديشيدن در باره اين موضوع، آن است كه بپذيريم سياهچاله مي‌تواند بزرگتر شود. در فصل قبل ديديدم كه اندازه سياهچاله به جرم آن بستگي دارد. بنابر اين، هر زمان كه چيز جديدي در سياهچاله فرود آيد، جرم آن فزوني مي‌يابد و بزرگتر مي‌شود. اگر چيزي از سياهچاله خارج شود كاهش جرم امكان ندارد، يعني سياهچاله نمي‌تواند كوچكتر شود.

اين كشف هاوكينگ به نام قانون دوم ديناميك سياهچاله شناخته شد: ناحيه افق رويداد (مرز سياهچاله) مي‌تواند ثابت بماند يا بزرگتر شود ولي هيچ‌گاه نمي‌تواند كوچكتر شود. اگر دو يا چند سياهچاله به هم برخورد كنند و يك سياهچاله تشكيل دهند، ناحيه افق رويداد جديد مساوي، يا بيشتر از جمع افق رويدادهاي قبلي خواهد بود. يك سياهچاله نمي‌تواند، هر قدر هم برخورد شديدي داشته باشد، كوچكتر شود، از بين برود يا به دو سياهچاله تقسيم شود. كشف هاوكينگ، يادآور يك «قانون دوم» ديگر در فيزيك است: قانون دوم ترموديناميك در مورد آنتروپي. آنتروپي، مقدار بي‌نظمي است كه در يك سيستم وجود دارد. مي‌دانيم كه بي‌نظمي، هميشه زيادتر مي‌شود و هيچ‌گاه كاهش نمي‌يابد. يك بازي جيك را در نظر بگيريم. در اين بازي قطعه‌هاي بريده شده يك تصوير را طوري كنار هم قرار مي‌دهند كه آن تصوير بازسازي شود. حال اگر تصوير بازسازي شده را با تكان شديدي به هم بريزيم، تصوير خراب مي‌شود و قطعات آن به طور نامنظم با هم مخلوط مي‌شوند. هيچ‌كس از چنين رويدادي تعجب نمي‌كند، ولي بسيار شگفت‌انگيز خواهد بود اگر تصور كنيم كه اين قطعه‌هاي درهم ريخته با تكانهاي مجدد، در جاي خود مرتب شوند و شكل اصلي را به وجود آورند. درجهان ما آنتروپي (بي‌نظمي) هميشه اقزايش مي‌يابد. قطعه‌هاي فنجان چاي شكسته شده، هرگز خودشان به صورت فنجان اوليه بازسازي نمي‌شوند. اطاق درهم ريخته شما، هرگز خود به خود نظم اوليه‌اش را پيدا نمي‌كند.

اكنون فرض كنيد كه شما قطعات فنجانها را به هم چسبانديد و اطاق خود را مرتب كرديد، و اين چيزها نظم بهتري پيدا كردند. آيا آنتروپي كل جهان كاهش يافته است؟ نه. انرژي فكري و بدني كه شما مصرف كرده‌ايد، به انرژي غير قابل استفاده‌تري تبديل شده است. اين امر نماينده آن است كه مقدار بي‌نظمي در جهان افزايش يافته و اين افزايش از افزايش نظمي كه شما به آن دست يافته‌ايد، بيشتر است.

آنتروپي، در مورد سياهچاله و افق رويداد نيز كار برد دارد. هرگاه دو سيستم به يكديگر بپيوندند، آنتروپي سيستم به هم پيوسته، مساوي يا بزرگتر از جمع آنتروپي دو سيستم است. يك مثال آشنا، آميختن مولكولهاي گاز در يك جعبه است. مولكولهاي گاز را مانند توپهاي كوچكي تصور كنيد كه پيوسته با هم يا به جدار جعبه، برخورد مي‌كنند: فرض كنيد كه جعبه با يك جداره به دو قسمت تقسيم شده باشد: نصف جعبه (يك طرف جداره) از مولكولهاي اكسيژن و نصف ديگر از مولكولهاي نيتروژن، پر شده است. اگر جداره را برداريم، مولكولهاي اكسيژن و نيتروژن با هم آميخته مي‌شوند. به زودي يك مخلوط تقريباً همگن در سراسر دو نيمه جعبه وجود خواهد داشت، اما نظم آن از نظمي كه در آن جداره در جاي خود بوده، كمتر است: آنتروپي يا بي‌نظمي افزايش يافته است (قانون دوم ترموديناميك، هميشه معتبر نيست: احتمال بسيار بسيار كمي، مثلاً يك در ميليونها ميليون وجود دارد كه مولكولهاي اكسيژن به يك سمت و مولكولهاي نيتروژن به سمت ديگر جعبه، باز گردند).

فرض كنيد كه يك جعبه حاوي مولكولهاي مخلوط يا چيز ديگري را كه آنتروپي دارد، به داخل يك سياهچاله مناسب پرتاپ كنيم. مي‌توان تصور كرد كه از شر اين مقدار آنتروپي راحت شده‌ايم و كل مقدار آنتروپي در خارج سياهچاله، از مقدار قبلي كمتر شده است. آيا به اين ترتيب قانون دوم را نقض كرده‌ايم؟ شايد استدلال كنيم كه كل جهان (در داخل و خارج از سياهچاله) هيچ آنتروپي از دست نداده است. ولي واقعيت اين است كه هرچه به سياهچاله اضافه شود، از جهان ما رفته است. آيا رفته است؟




www.HUPAA.com
مشاوره رایگان تحصیلی
ویدیو کلیپ علمی
محک
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● مجله علمی
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● چت روم هوپا
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
● تحصیل در کانادا
عضویت در خبرنامه
ایمیل :
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
پزشکی و سلامت
مشاوره رایگان تحصیلی
بیگ بنگ
آخرین گفتگوها در انجمن
اندازه حرکت، انرژی (3 پاسخ)
دافعه قطب های آهنربا (2 پاسخ)
چرا الکترون روی هسته سقوط نمیکند؟ (16 پاسخ)
ممان الکتریکی و مغناطیسی (4 پاسخ)
پرواز بر روی ماه (10 پاسخ)
پرسشهایی درباره ی بالن ها (13 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (984 پاسخ)
سوالی ساده در جهت نشان دادن اثبات پدیده گرانش حرکتی (8 پاسخ)
درخواست مشاوره از دوستانی که فیزیک خوندن (51 پاسخ)
مسئله ی سیملوله (5 پاسخ)
خطوط میدان الکتریکی (4 پاسخ)
مطالبی پیرامون محاسبه مجدد ثابت جهانی گرانش (0 پاسخ)
مقدار ثابت جهانی گرانش باید اندکی تغییر کند (2 پاسخ)
پذیرش برای دوره کارشناسی در رشته فیزیک (1 پاسخ)
سوال در مورد جریان الکتریکی (5 پاسخ)
اتصال کوتاه خروجی های ژنراتور، روتور (3 پاسخ)
نظریه ی غلظت (68 پاسخ)
زمین تخت گرایان (168 پاسخ)
پیش بینی آینده ساختار کیهان بر اساس نظریه گرانش حرکتی (2 پاسخ)
منظور معادله E=mc2 چیه؟! (1 پاسخ)
جزئیات الکترون و ... (8 پاسخ)
فنر در میدان الکتریکی (سوالی نسبیتی) (4 پاسخ)
شروع یادگیری فیزیک برای علاقه مندان (28 پاسخ)
فرق ایزوتوپ پایدار و ایزوتوپ ناپایدار چیست؟ (6 پاسخ)
آموزش فرمول نویسی در هوپا با Mathjax (1 پاسخ)
تفاوت نیرو با انرژی چیست؟ (27 پاسخ)
روش دقیق بدست آوردن ثابت هابل (7 پاسخ)
پارادوکس فوتو الکتریک (23 پاسخ)
تصاویر نجومی (2000 پاسخ)
نفوذ پذیری امواج الکترومغناطیس (16 پاسخ)
مشاهده عجیب یک ستاره (6 پاسخ)
آیا با رد قانون پایستگی انرژی موافقید؟ (32 پاسخ)
کهکشان راه شیری تخت نیست، پیچ‌وتاب دارد (0 پاسخ)
سوال در مورد میدان مغناطیس (18 پاسخ)
بررسي روزانه وضعيت جوي كشور (8 پاسخ)
فرمولی برای محاسبه رسیدن خودرو به خط پایان (4 پاسخ)
یاد گرفتن ریاضی به صورت حرفه‌ای (6 پاسخ)
دلیل سرعت بالای چرخش سیاهچاله های چرخان (0 پاسخ)
پیش بینی لنگ زدن محور چرخش اکثر کهکشان ها و ستارگان بزرگ (0 پاسخ)
سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور (8 پاسخ)
چرا الکترون باید تغییر مکان بده؟ ( طبق کوانتوم) (3 پاسخ)
شبیه سازی رنگ آبی آب دریا (9 پاسخ)
محاسبه گشتاور مورد نیاز بلند کردن جسم (4 پاسخ)
طولِ موجِ پرتوی بازتابی از آینه ی شتابدار (سوالی نسبیتی) (101 پاسخ)
مرز فیزیک کوانتوم کجاست؟ (14 پاسخ)
انفجار بزرگ (34 پاسخ)
سوال درباره حرکت نسبیتی (28 پاسخ)
نیروی پنجم؟ (0 پاسخ)
کتاب ماجراجویی های فیزیکدان قرن بیستم (4 پاسخ)
درخواست معرفی منابع آموزشی جهت یادگیری برخی محاسبات (5 پاسخ)
محاسبه طول یک رول کاغذ به ضخامت و شعاع مشخص (1 پاسخ)
فاصله ی بین نقاطِ شتابدار از دیدِ ناظران لَخت (سوالی نسبیتی) (79 پاسخ)
نوسانات کوانتومی (6 پاسخ)
نظر غالب در رابطه با انبساط کیهان چیست؟ (0 پاسخ)
نظریه گرانش حرکتی و اثبات کامل آن بر اساس نظریه نسبیت عمومی (9 پاسخ)
گالری عکس آسمان (645 پاسخ)
ضرایب پتانسیل (3 پاسخ)
روش فدیف (انجام محاسبات چند جسمی) (0 پاسخ)
آیا زمان بردار است؟ (چون جهت دارد: از گذشته رو به آینده) (19 پاسخ)
نگاهی نو به زمان (33 پاسخ)
مقالات فیزیک
جزایر آمریکایی با رادیواکتیویته‌ی بالا
فرگشت شیردادن مادر به نوزاد
ارتباط با حیوانات استرس را کاهش می‌دهد
خطر آسفالت‌های خیابان در فصل تابستان
بلایی که برای جنگل‌های آمازون نعمت است
کشف سیاره‌ای فراخورشیدی که نمیتواند فلزات را تحمل کند
چطور با روش‌های طبیعی، از پوست خود مراقبت کنیم؟
چطور از ابتلا به سرماخوردگی و آنفولانزا جلوگیری کنیم؟
کبد چرب چگونه به‌ سراغ شما می‌آید؟
زندگی سیاره‌های فراخورشیدی چگونه است؟
خصوصیت ژنتیکی که می‌تواند مصرف آب کشاورزی را کاهش دهد
مسابقه‌ی شماره‌ی سی و شش (عکاسی از حیوانات)
گرانش کوانتومی تقارن ندارد
کشف باستانی عجیب در فسیل‌ یک دایناسور
چگونه می‌توان به یک فرد با اعتماد‌به‌نفس بالا تبدیل شد و در زندگی موفق بود؟
اگر زمین سه‌ خورشید داشت، شرایط چگونه می‌شد؟
به‌راحتی صاحب لامبورگینی شوید
رژیمی غذایی که حافظه را تقویت می‌کند
کهکشان مارپیچی عجیب با چند بازو!
چگونه اخبار و مطالب جعلی را تشخیص دهیم؟
منشاء مهمان ناخوانده‌ی اسرارآمیز در منظومه‌ی شمسی
آیا ما انسان‌ها در بین موجودات خیلی خاص هستیم؟
سلامت و تندرستی زنان در گرو ترک الکل
چطور با والدین خود در مورد موضوعات مهم گفتگو کنیم؟
درختان چگونه به کمک زمین می‌آیند؟
پیش‌بینی‌های آب و هوایی دقیق‌تر می‌شوند
چگونه یک برنامه ورزشی خوب داشته باشیم؟
باغ وحش خودروها
روش صحیح نشستن پشت کامپیوتر
بیگانگان در کجای کیهان هستند؟
ادامه ...
اخبار فیزیک
یافته های تازه دانشمندان ممکن است سفر در زمان را غیرممکن کند!
نگاهی به دوردست‌های کیهان به کمک یک خوشه کهکشانی غول‌پیکر
سنجش ذرات در کیهان اولیه
پیش‌بینی جرم ذره «هیگز» توسط سیمپسون‌های کارتونی 14 سال قبل از سرن!
فریب فوق‌العاده نور توسط محقق ایرانی
طراحی پای مصنوعی دارای سیستم بینایی توسط دانشمندان ایرانی
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
مهم‌ترین عامل در ضریب بازدهی روزانه‌ی شما (0+)
با فرآیند واردات و مونتاژ خودرو‌ها آشنا شوید (0+)
تله‌های کیهانی، سیاه‌چاله‌ها را شکار می‌کنند! (0+)
روشی جدید برای اندازه‌گیری ثابت هابل (0+)
تک‌شاخ افسانه‌ای کشف شد! (0+)
اعجاز پوست تخم‌مرغ برای انسان (0+)
چرا باید در اطراف زحل به‌دنبال حیات فرازمینی بگردیم؟ (0+)
سرگذشت قاره‌ی جنوبگان در فصل انقراض بزرگ (0+)
چرا برخی کودکان به‌شکل عجیبی چاق می‌شوند؟ (0+)
کشف سه‌سیاره‌ی فراخورشیدی با ویژگی‌هایی خاص (0+)
فُک‌ها حرف می‌زنند! (0+)
چه چیزی از چاه کوانتومی می‌دانید؟ (0+)
مسابقه‌ی علمی شماره‌ی سی و سه (0+)
درمان سوزش دهان از خوردن فلفل چیست؟ (0+)
اسفناج برای ورزشکاران دوپینگ محسوب شود! (0+)
ادامه ...