مشاوره رایگان تحصیلی
منو

نور و گرانش، اثر متقابل فوتون و گراویتون

: نور و گرانش، اثر متقابل فوتون و گراويتون :

نور و گرانش، اثر متقابل فوتون و گراويتون

نوشته: حسين جوادي

شواهد تجربي بسياري وجود دارد كه گرانش، انرژي الكترومغناطيسي توليد مي كند. به همين دليل از زماني كه نيروهاي الكتريكي و مغناطيسي مورد توجه و آزمايش قرار گرفت، فيزيكدانان به وابستگي شديد نيروهاي الكترومغناطيسي و گرانشي پي بردند. فارادي نخستين كسي است كه اين وابستگي را متذكر شد. پلانك نيز چنين نظري داشت. اينشتين نيز مدت 35 سال تلاش كرد تا روابطي مشابه وابستگي الكتريسيته و مغناطيس، بين گرانش و الكترومغناطيس ارائه دهد. اما اين كوششها بي نتيجه ماند. اما سئوال اين است كه چرا با تمام شواهد تجربي موجود و تصريح فيزيكدانان بزرگي نظير فارادي و پلانك هنوز نتيجه ي قابل قبولي به دست نيامده است؟

براي يافتن پاسخ اجازه دهيد يكبار ديگر وابستگي الكتريسيته و مغناطيس را بررسي كنيم شايد بتوانيم علت اين شكستها را دريابيم. همچنانكه مي دانيم در اطراف يك بار ساكن ميدان مغناطيسي احساس نمي شود. اما اگر بار حركت كند، ما شاهد ايجاد يك ميدان مغناطيسي خواهيم بود. همچنين تغيير ميدان مغناطيسي نيز موجب توليد جريان القايي مي گردد. در اين تجربه ما شاهد ايجاد پديده هايي هستيم كه قبلاّ وجود نداشت. در اطراف يك سيم (كه جرياني از آن نمي گذرد) هيچگونه اثري از ميدان مغناطيسي ديده نمي شود. اما به محض عبور جريان الكتريكي از سيم، در اطراف آن ميدان مغناطيسي ايجاد مي شود. يا در مورد سيملوله اگر ميدان مغناطيسي ثابت باشد، جريان الكتريكي در سيم بوجود نمي آيد، اما با تغيير شار مغناطيسي، جريان الكتريكي ايجاد مي شود. اما در مورد گرانش مسئله بسيار پيچيده تر است.

زيرا گرانش همواره وجود دارد و ما نمي توانيم شرايطي بوجود آوريم كه آثار گرانشي نباشد و بعد آزمايشي ترتيب دهيم كه ببينيم چه پديده اي مي تواند ميدان گرانشي توليد كند. از طرف ديگر چگونه مي توانيم ببينيم هنگاميكه نيروي گرانش روي يك جسم كار انجام مي دهد، خود گرانش دستخوش چه تغييري مي شود؟ اگر ما مي توانستيم اين تغييرات را به تجربه درآوريم و بصورت كمي مورد بررسي قرار دهيم، انگاه مي توانستيم بسادگي وابستگي گرانش را به ساير پديده ها نظير الكترومغناطيس يا كار انجام شده بيان كنيم. اما چنين امري ممكن نيست. زيرا در شرايطي كه ما آزمايش مي كنيم، اگر از مقدار گرانش موجود در محل آزمايش كاسته شود، فوري از اطراف آن اين كسري جبران مي شود. به عنوان مثال شما سنگي را از ارتفاع دلخواه رها كنيد تا بطرف زمين سقوط كند. آنچنانكه در فيزيك مطرح است، انرژي پتانسيل گرانشي به انرژي جنبشي تبديل مي شود. آيا در اينجا از مقدار گرانش اطراف زمين كاسته مي شود؟ اگر جواب منفي باشد آنگاه اين سئوال پيش مي آيد كه كدام اندازه گيري موجب اين جواب منفي شده است؟ حال يك آزمايش ديگري را در نظر بگيريد. يك گلوله ي فلزي را از ارتفاعي رها كنيد تا بطرف زمين سقوط كند. در محل رسيدن گلوله به سطح زمين يك صفحه ي فلزي قرار دهيد. هنگاميكه گلوله به زمين مي رسد و با صفحه برخورد مي كند، مقداري گرما توليد مي شود و حتي ما شاهد جرقه يعني امواج الكترومغناطيسي خواهيم بود.

عادت شده اين پديده را با اينكه انرژي پتانسيل گرانشي به انرژي جنبشي تبديل مي شود و انرژي ها به يكديگر قابل تبديل هستند، توجيه كنند. همين توجيه موجب مي شود كه ماهيت اين فرايند كمتر مورد توجه و بررسي موشكافانه ي علمي قرار گيرد. اما اجازه دهيد يك ديد متفاوت به اين تجارب داشته باشيم. بياييد يكي از پيگويي هاي نسبيت اينشتين را مورد توجه قرار دهيم. طبيق پيشگويي نسبيت هرگاه نور در ميدان گرانشي سقوط كند، فركانس و در نتيجه انرژي آن افزايش مي يابد كه آن را جابجايي به سمت آبي مي گويند. عكس اين حالت نيز صادق است، يعني هنگاميكه نور در حال ترك (فرار) از يك ميدان گرانشي است، فركانس و در نتيجه انرژي آن كاهش مي يابد كه مي گويند جابجايي به سمت سرخ گرانش است. اين پيشگويي براي مدتها قابل آزمايش نبود تا آنكه موسبوئر در سال 1958 نشان داد كه يك بلور در بعضي شرايط مي تواند دسته اشعه ي گاما با طول موج كاملاَ معيني توليد كند. اشعه ي گاما با چنين طول موجي را مي توان با بلوري مشابه بلوري كه آن را توليد كرده است جذب كرد. اگر طول موج اشعه ي گاما فقط مختصري با طول موج اشعه اي كه توسط بلور توليد مي شود تفاوت داشته باشد، به وسيله آن جذب نخواهد شد.

اين پديده را اثر موسبوئر مي نامند. آزمايشهايي كه در سال 1960 و سالهاي بعد با استفاده از اثر موسبوئر انجام شد، درستي پيشگويي نسبيت را تاييد كرد. در نسبيت فركانس و در نتيجه انرژي فوتون در يك ميدان گرانشي تغيير مي كند كه براي آن روابط زير ارائه شده است.

1- هنگاميكه فوتون در حال سقوط در يك ميدان گرانشي است f'=f(1+MG/Rc^2) يعني جابجايي به سمت آبي گرانش. كه در آن

M, G, R, c , f, f'

به ترتيب جرم جسمي كه موجب ايجاد ميدان گرانشي شده، ثابت جهاني گرانش، شعاع جسم و سرعت نور و فركانس فوتون قبل از سقوط و فركانس فوتون بعد از سقوط است.

2- هنگاميكه فوتون در حال فرار از يك ميدان گرانشي است

f'=f(1-MG/Rc^2)

يعني جابجايي به سمت سرخ گرانش حال فوتوني را در نظر بگيريد كه در حال فرار از ميدان گرانشي يك سياه چاله است. همچنانكه كه مي دانيم نور - فوتون نمي تواند از ميدان گرانش يك سياه چاله بگريزد. طبق رابطه ي بالا فركانس فوتون بتدريج كاهش مي يابد تا جاييكه به صفر برسد، يعني f'=0 حال سئوال اين است كه با ناپديد شدن فوتون براي انرژي آن چه اتفاقي مي افتد؟ انرژي فوتون چه مي شود؟ يعني انرژي به چه چيزي تبديل مي شود؟ تنها پاسخي كه مي توان براي اين پديده داد اين است كه پتانسيل گرانشي افزايش يافته است. به عبارتي ساده و صريح انرژي فوتون به نيروي گرانش تبديل شده است.

در نسبيت عام فضا-زمان داراي انرژي است و اين انرژي موجب انحناي فضا مي شود. اما مشكل نسبيت اين است كه فضا-زمان را به عنوان كميت پيوسته در نظر مي گيرد. با توجه به آنچه كه در سطور بالا بيان شد، فوتون در ميدان گرانشي انرژي خود را از دست مي دهد. اما در مكانيك كوانتوم انرژي يك كميت گسسته است. اين كميت گسسته يعني انرژي چگونه با كميت پيوسته اي نظير فضا-زمان جمع مي شود و بازهم پيوستگي آن محفوظ مي ماند؟ حال به اين مورد توجه بايد كرد كه طبق قوانين پذيرفته شده ي فيزيك، كار با تغييرات انرژي برابر است.

يعني

F=dp/dt , F=-dU/dx, w=fd=dE , dE=E2-E1

خوب كوانتومي بودن انرژي مي تواند ما را به اين حقيقت رهنمون شود كه كار نيز يك كميت كوانتومي است. اما چگونه مي توان يك كوانتوم كار را تعريف كرد؟ براي تعريف كوانتوم كار الزاماً بايد از تعريف كار بهره برد. مي دانيم كه كار به صورت جابجايي نيرو تعريف مي شود. يعني W=F.d اما طول يك كميت پيوسته است، لذا بايستي نيرو كوانتومي باشد. اگر يك كوانتوم نيروي گرانش را Fg در نظر بگيريم، بايد كمترين طول ممكن را انتخاب كنيم تا بتوانيم كوانتوم كار را تعريف كنيم. به اين منظور از كوچكترين طول قابل تصور كه كمتر از آن تجربه پذير نيست استفاده مي كنيم. اين طول به طول پلانك شناخته مي شود كه آن را با Lp نشان مي دهيم. كوانتوم كار به صورت زير تعريف مي شود Wq=Fg.Lp و در حالت كلي كار برابر خواهد شد با

W=nWq=nFg.Lp n

يك عدد صحيح است با چنين نگرشي به نيرو مي توان نسبيت و مكانيك كوانتوم را در هم ادغام كرد. اين كوانتوم نيروي گرانش را گراويتون مي ناميم كه حالت خاصي از سي. پي. اچ. است.

منبع :www.cph-theory.persiangig.com




www.HUPAA.com
محک
مشاوره رایگان تحصیلی
● 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
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
آموزش زبان انگلیسی
سگال - موسسه خیریه حمایت از کودکان فلج مغزی
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
مشاوره رایگان تحصیلی
آخرین گفتگوها در انجمن
جنس زمان از چیست؟ اصلا زمان چیست؟ (227 پاسخ)
چه شد که بیگ بنگ رخ داد؟ (19 پاسخ)
زمین تخت گرایان (189 پاسخ)
فرق میان امواج گرانشی با امواج الکترومغناطیسی (4 پاسخ)
نظر شما درباره ی شکست تقارن ماده و ضد ماده (3 پاسخ)
نسبیت برای نور (8 پاسخ)
ناوردایی نسبت به زمان (2 پاسخ)
فرمول کولن (3 پاسخ)
نیروی وارد بر قاعده از طرف آب (9 پاسخ)
سوال درباره پیچ جاده (2 پاسخ)
اگر چرخش زمین و ماه در یک جهت نبود چی می شد ؟ (0 پاسخ)
سوال از تبدیل ماده به انرژی (28 پاسخ)
معادله حرکت بر روی سطح شیبدار با شتاب ثابت (11 پاسخ)
با باقیمانده بافت مغز پس از جراحی چه می‌توان کرد؟ (0 پاسخ)
انرژی به ماده (1 پاسخ)
زبان اعداد و طیف ارتعاشی آنان در زندگی (3 پاسخ)
اصل طرد پاولی (2 پاسخ)
نمودار سه بعدی تبدیل جرم به انرژی (0 پاسخ)
چرا الکترون روی هسته سقوط نمیکند؟ (17 پاسخ)
سوالی در باب مسئله درهم تنیدگی کوانتومی (13 پاسخ)
معرفی مجله (0 پاسخ)
درهم تنیدگی برای ذراتِ تابش هاوکینگ (0 پاسخ)
بیا تو سوال بپرس (229 پاسخ)
تحولات کره در فضای ثابت و منبسط شونده (3 پاسخ)
پارادوکسی جدید در همزمانی (28 پاسخ)
سیاهچاله (4 پاسخ)
میدان هیگز (0 پاسخ)
بهترین نرم افزار محاسبات فیزیک (1 پاسخ)
تناقض در دو جنبه اصل نسبیت؟ (30 پاسخ)
چگونه بدانیم قلبمان سالم است؟ (0 پاسخ)
معادلات حرکت با سرعت فراتر از نور (3 پاسخ)
بازی با احتمالات (5 پاسخ)
نسبیت به زبان ساده (150 پاسخ)
تاریخچه گشتامد دنباله دار هالی (0 پاسخ)
بعد از نظر فیزیک (3 پاسخ)
چرا پروتون، الکترون را جذب می‌کند؟ (3 پاسخ)
تعادل در هسته مرکزی زمین (2 پاسخ)
عبور از افق رویدادِ یک سیاهچاله (2 پاسخ)
آیا میدان هیگز نوسانی است؟ (0 پاسخ)
موتور بدون سوخت+Free Energy (11 پاسخ)
میدان مغناطیس زمین و تولید نیروی برق( طرحی جالب) (21 پاسخ)
آیا انرژی جرم دارد ؟ (31 پاسخ)
شعاع شوارتزشیلد و نقطه ی تکینگی (17 پاسخ)
سوال وزنه و فنر (0 پاسخ)
علت عبور نور مریی از شیشه سربی بر خلاف گاما (26 پاسخ)
سوال در مورد اصطکاک (29 پاسخ)
حدس گلادباخ (80 پاسخ)
تکنیک حل معادله (4 پاسخ)
برای سفر انسان به مریخ، چه امکاناتی لازم است و این سفر چه مد (1 پاسخ)
مختصات رئوس مربع ها چگونه بدست می آید؟ (4 پاسخ)
جلوگیری از انتشار میدان مغناطیسی (9 پاسخ)
چرا پروتون سبکتر از کوارک است؟ (4 پاسخ)
آزمایش لوله پرتو کاتدی (20 پاسخ)
سفر در زمان با خواب مصنوعی (0 پاسخ)
پارادوکس EPR (8 پاسخ)
چرا آهنربا چوب رو جذب نمیکنه ولی آهن رو جذب میکنه؟ (13 پاسخ)
آهنربای النیکو (1 پاسخ)
چطور میتونم خلاء درست کنم؟! (8 پاسخ)
تیر رعد و برق (6 پاسخ)
کرم‌چاله چیست؟ (0 پاسخ)
مقالات فیزیک
ماموریتی جدید برای شناحت بیشتر خورشید
سلول‌هایی خورشیدی که در شب هم کار می‌کنند
اجداد ما، در چه‌جور جایی زندگی می‌کردند؟
نحوه‌ی صحیح زدن ماسک بهداشتی
ضربان قلب انسان‌ها چقدر به یکدیگر شباهت دارد؟
حسگری که باعث ارتقای صنعت کشاورزی می‌شود
شاید راز بزرگ کیهان در این کشف باشد
یوکوهاما تایرهای کلاسیک تولید می کند
هوش‌مصنوعی، قوانین اساسی مکانیک کوانتومی را یاد گرفت
آیا خوردن سوسیس و کالباس، واقعاً خطرناک است؟
چطور در قوطی را بدون در بازکن، باز کنیم؟
مغز افراد مبتلا به شیزوفرنی، چه تفاوتی با مغز افراد سالم دارد؟
تصویری زیبا از کهکشانی مارپیچی
چین پیشتاز محدود کردن استفاده از پلاستیک‌های یک‌بار مصرف
چطور خشکی چشم را به طور طبیعی درمان کنیم؟
تامین انرژی در ژاپن صددرصد تجدید‌پذیر می‌شود
در کهکشان‌های کوتوله چه خبر است؟
آیا متوسط دمای بدن انسان‌ها، تغییر کرده است؟
چطور سر صحبت را با کسی باز کنیم؟
آیا واقعاً دانشمندان رباتی با سلول‌های زنده ساخته‌اند؟
تاثیر منفی مصرف ماریجوانا بر روی حافظه
تاثیر باورنکردنی انقلاب صنعتی بر رشته‌کوه هیمالیا
تفاوت سیاره‌های غول‌پیکر با ستاره‌های کوتوله در چیست؟
چگونه می‌توان فلز را به عایق تبدیل کرد؟
ساخت دستگاهی هوشمند برای تنظیم قند خون
چطور در خانه آب مقطر تهیه کنیم؟
گونه‌های نادر حیوانات و گیاهان نیز زاغه‌نشین می‌شوند!
چرا برخی افراد در مقابل آنفلوآنزا ضعیف‌تر هستند؟
داستان واضح‌ترین تصویر از کورونای خورشیدی
نحوه تمیز کردن کتری برقی
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
نور آبی آنقدرها هم برای سلامتی شما مضر نیست (0+)
چگونه می‌توان همیشه در سنگ، کاغذ، قیچی برنده بود؟ (0+)
تولید انرژی از پشت سلول‌های خورشیدی (0+)
دانشمندان منشاء زلزله در مریخ را پیدا کردند (0+)
کشف دیواری باستانی در کرمانشاه (0+)
پرورش گوجه فرنگی‌های بهتر با ویرایش ژنی‌ (0+)
چگونه با ویروس کرونا مقابله کنیم؟ (0+)
راهی برای حذف دی‌اکسیدکربن از صنایع (0+)
روشی که پُرخوری را کنترل می‌کند (0+)
۱۱ راز درباره‌ی ماده‌ی تاریک (0+)
چطور خودمان را دوست داشته باشیم؟ (0+)
غذاهای چرب چه بلایی بر سر بدن ما می‌آورند؟ (0+)
ماجرای ادعایی جنجالی درباره‌ی مریخ (0+)
در اعماق سرزمین جنوبگان چه خبر است؟ (0+)
چه‌کار کنیم که فراموشی نگیریم؟ (0+)
ادامه ...