Home   |  تماس با ما و ارسال مطالب |  پروژه‌ها  | نرم‌افزارهاي مورد نياز |

 

 

15-09-2010

 

ابهام در تئوري تابش هاوكينگ

 

در ساده‌ترين توضيح ، طبق تابش هاوكينگ انرژي توليد شده در خلاء در افق رويداد سياه‌چاله‌ها كه نتيجه اصل عدم قطعيت است ، موجب توليد ذرات و پاد ذرات مي‌شود . يكي از اين ذرات به داخل سياه‌چاله سقوط مي‌كند و ديگري قبل از آنكه توسط سياه‌چاله جذب شود ، فرار ميكند در نتيجه اين فرايند ، مشاهده ميشود كه سياه‌چاله در حال تابش ذرات است . به بيان ديگر ميتوان چنين استنباط نمود كه در خارج سياه‌چاله يك زوج ( مثلا الكترون - پوزيترون ) توليد مي‌شود ، پوزيترون به درون سياه‌چاله سقوط ميكند و معادل جرم خود از سياه چاله را نابود و در كل تبديل به انرژي ميشوند و دومي ( الكترون ) مي‌گريزد . و یا اینكه در افق رویداد یك سیاه چاله دو ذره پدیدار میشود كه یكی دارای انرژی مثبت بوده و دیگری دارای انرژی منفی است . آنكه دارای انرژی مثبت است فرار كرده و آنكه دارای انرژی منفی است جذب سیاه چاله میشود و به اندازه جرم خود از انرژی مثبت سیاه چاله می كاهد تا در نهایت سیاه چاله به مرور زمان تبخیر و به علت كاهش جرم نتواند تعادل خود را حفظ كرده و با انفجاری مهیب متلاشی شود .

 

 

ايرادهاي اين نظريه چيست ؟

1- همانطور كه ميدانيم اين نظريه و بسياري از نظريات ديگر بر پايه بعضي از اصول و مفاهيم نسبيت و معادلات دیراك بنا شده‌اند . با در نظر گرفتن اینكه این دو ذره یكی ماده و دیگری پاد ماده باشد ، درست است كه مقداري از جرم سياه‌چاله طي اين فرايند نابود ميشود ولي انرژي فرايند نمي‌تواند از ميدان گرانشي سياه‌چاله بگريزد و مجبور است كه در آن محبوس شود و چون جرم با انرژي هم ارز است ، پس كاهشي در جرم كلي سياه‌چاله مشهود نخواهد بود ، بلكه برعكس به دليل ورود پاد ماده خارجي كه معادل ماده جرم دارد و افزايش انرژي همواره جرم سیاه چاله رو به فزوني خواهد گذاشت ، براي اينكه وجود ذرات با جرم و انرژي منفي پيشگويي معادلات ديراك بود كه فقط در قسمت وجود ذرات با بار قرينه ( پاد ) براي ذرات با بار الكتريكي درست از آب در‌آمد و تا به امروز چيزي به نام ذرات با جرم و انرژي مطلق منفي توجيه علمي و فيزيكي ( آزمايشگاهي ) پيدا نكرده است . وجود ذرات با جرم و انرژي مطلق منفي ، نگرشي انتزاعي به عالم فيزيك است كه از استنباط نادرست ما نسبت به معادلات فيزيكي ناشي ميشود و به احتمال خيلي زياد حقيقت فيزيكي ندارند . در مورد جرم منفي چنين استنباط ميشود كه اگر ميدان گرانش جرمي وارونه يعني منفي شود ، جرم آن نيز منفي به نظر خواهد رسيد آنهم نه به صورت مطلق بلكه در ظاهر ( مبحث ساختار فيزيكي و تكنولوژي پرواز بشقاب پرنده‌ها ) و در مورد انرژي منفي : انرژي ذاتا كميتي مثبت است و ما از انرژي منفي به صورت كسر و يا فقدان مقداري انرژي مثبت در يك سيستم بهره مي‌جوييم .

2- همانطور كه در مبحث ( وارونگي ميادين الكتريكي ، توجيهي جديد براي توليد زوج ماده - پاد ماده . بر خلاف انتظار ما ، ماده - پاد ماده يكديگر را نابود نمي‌كنند  ) توضيح داده شد ؛ ماده - پاد ماده همديگر را نابود نمي‌كنند بلكه پاد ماده بعد از برطرف شدن وارونگي ميدانش ، مجددا به ماده تبديل شده و در نهايت زوج ماده - ماده تشكيل ميشود . پس ميتوان نتيجه گرفت كه در اين صورت نه تنها از جرم سياه چاله كاسته نخواهد شد بلكه همواره به جرم آن نيز افزوده ميشود . از طرفی :

 

 

E انرژي كل ذره ، P تكانه ، C سرعت نور و m0  جرم سكون ذره ميباشد و نكته بسيار جالب اينكه  پاد ذرات همگي انرژي دارند و اين انرژي هم مثبت اندازه گيري شده است ، پس پاد ذرات نمي‌توانند در اين معادله با انرژي منفي مطرح شوند زيرا فقط علامت الكتريكي آنها قرينه است . اينك اين سوال مطرح ميشود كه تعريف درست انرژي منفي چيست ؟

همانطور كه ميدانيم طبق تعريف ، انرژي حاصل ضرب نيرو در مسافت است كه واحد آن نيوتن متر يا همان ژول است:

 

E=F.d

 

E انرژي بر حسب ژول ، F نيرو بر حسب نيوتن و d مسافت بر حسب متر است  . همانطور كه مي‌دانيم نيرو يك كميت برداري است و مسافت يك كميت جبري در دستگاه مختصات است كه هر دو را ميتوان منفي در نظر گرفت . نيروي منفي يعني برداري كه 180 درجه نسبت به حالت قبلي چرخش كرده باشد و طول منفي يعني جهت حركت روي دستگاه مختصات را معكوس كرده باشيم :

 

-E=-F.d

-E=F.-d

E=-F.-d

 

پس تعريف درست انرژي چنين خواهد بود كه اگر نيرو در جهت بردار خود انتقال يابد ، انرژي مثبت است ولي اگر خلاف جهت بردار خود انتقال يابد انرژي منفي خواهد بود .

 

در نتیجه با توجه به درك مفاهیم ریاضی فوق ، تصور و قبول وجود ذراتی با انرژی منفی كه بتوانند ذرات با انرژی مثبت را نابود و انرژی و جرمشان را محو كنند غیر ممكن خواهد بود و بدنبال آن نظریه هاوكینگ نیز در مورد تبخیر سیاه چاله ها منتفی میشود . بلكه واقعیت امر این است كه جهت میدان و اعمال نیروی میدان در پاد ذرات معكوس و وارونه میشود .

 

 

3 - اما ايراد بسيار مهم اينكه همانطور كه در مبحث ( توجيه خصوصيات و رفتارهاي عجيب و دوگانه سياه چاله‌ها و ستارگان نوتروني ) توضيح داده شد ، بعلت سرعت زاويه‌اي ( دوران ) اين اجرام ، شكل آنها كاملا به صورت كره نيست و چيزي شبيه تورس است . به علت وجود و حضور پروتونها در بدنه اين سياه‌چاله‌ها ، اين اجرام به شدت باردار بوده و بار الكتريكي آنها از نوع مثبت است . چون اين اجرام سماوي نيز اسپين دارند پس ميادين گرانشي و الكتريكي پيرامون آنها دوران پيدا كرده و ساختار كلي يك جرم نوتروني به صورت زير خواهد بود:

 

 

 

 

شكل فوق نماي پرسپكتيو جرم دوار نوتروني را نشان ميدهد ، مارپيچ‌هاي بنفش رنگ كه جهت تاب خوردن آنها هم جهت با دوران ميدان الكتريكي است ، مسير ورود ( سقوط ) ذرات باردار منفي به داخل جرم نوتروني و همچنين خروج ( پرتاب ) ذرات باردار مثبت را نشان ميدهد ، براي اينكه ما به صورت قراردادي امتداد نيروها و يا بردارهاي ميدان الكتريكي مثبت را از داخل به خارج ميدان در نظر مي‌گيريم . براي واضح بودن رسم ، فقط يك سطح از سه ميدان گرانشي ، الكتريكي و مغناطيسي رسم شده است و ميتوانيم شكل فوق را در تمامي ابعاد توسعه دهيم . در حقيقت چنين به نظر ميرسد كه يك جرم نوتروني باردار دوار براي ذرات باردار همانند يك شتاب دهنده فوق‌العاده قوي نجومي عمل ميكند و يك ابر جت مكش و پرتاب ذرات باردار در فضاست ، ولي يك جرم نوتروني براي نوترونها صرفا جذب كننده به نظر ميرسد ، و علت آن اين است كه قدرت ميدان الكتريكي و مغناطيسي يك جرم نوتروني باردار به مراتب بيشتر از قدرت ميدان گرانشي آن است و در اين حالت بخصوص ، گرانش جرم نوتروني نمي‌تواند آنچنان بر ذرات باردار تاثير گذار باشد ، بلكه در نهايت اين ميدان الكترومغناطيسي جرم نوتروني است كه ميتواند براي ذرات باردار تاثير گذار و تصميم گيرنده باشد . يك جرم نوتروني دوار ، همچون شتاب دهنده مغناطيسي ( مداري يا چرخشي )  به ذرات باردار انرژي و شتاب مي‌دهد .

 

" ناسا با همكاري جمعي از دانشمندان ايتاليايي با استفاده از داده‌هاي ارسالي  فضا پيماي "سويفت" براي اولين بار توانست  نوع موادي كه از سياه چاله‌ها به خارج از آن پرتاب مي شوند را مشخص  كند . مواد موجود در اين فورانهاي سياه چاله‌اي عموما در كوازارها و ساير اجرام سماوي نيز ديده مي شوند . اين مواد اغلب با سرعت نور به خارج پرتاب مي شوند . اين تيم تحقيقاتي موفق به گشودن معمايي شده است كه پيشينه آن به دهه هفتاد ميلادي  بر مي گردد .

فورانهاي مواد سياه چاله‌اي عموما مرزهاي كهكشانها را براي صدها هزار سال نوري در مي نوردند . دانشمندان اكنون همگي بر اين ايده اتفاق نظر دارند كه مواد فوراني يا بايد از الكترون و پوزيترون تشكيل شده باشند و يا از الكترون و پروتون . البته اطلاعات حاصله از فضا پيماي "سويفت" شواهدي دال بر وجود پروتون در اين مواد را دارد . اين تيم در مسير تحقيقات خود به فوتونهايي برخورد كرده است كه پس از رسيدن  به حداكثر10 keV دچار افت انرژي مي شوند اين همان فوتونهاي اشعه ايكس است كه تا 10 keV  به اوج انرژي خود مي رسند و سپس افت مي كنند . اين كشف وجود زوجهاي الكترون - پوزيترون را رد مي كند ."

 

اطلاعات حاصله از فضا پيماي "سويفت" كاملا درست است و توجيه نظري دارد ، اجرام نوتروني ، پروتونها ( ذرات مثبت ) را پرتاب و دفع ولي الكترونها ( ذرات منفي ) را جذب مي كنند و علت آن در بالا و مبحث مورد نظر كاملا توضيح داده شده است ، پس طبق تئوري تابش هاوكينگ اگر در افق رويداد يك سياه چاله ذرات و پاد ذرات ( الكترونها و پوزيترونها و ... ) توليد شوند ، الكترون به داخل سياه‌چاله مكيده شده و بعد از تركيب با پروتون تبديل به نوترون ميشوند و بر جرم سياه چاله افزوده ميشود و پوزيترون در كنار پروتونهاي مثبت به بيرون سياه چاله پرتاب ميشود براي اينكه پوزيترون همانند پروتون بار مثبت دارد و هر چند كه پوزيتروني در اين تابشها مشاهده نشده است و ميتوان به اين نتيجه كلي رسيد كه در افق رويداد سياه چاله‌ها اصلا  ذرات و پاد ذرات توليد نمي‌شوند . با توجه به اينكه اين تيم در مسير تحقيقات خود به فوتونهايي برخورد كرده است كه پس از رسيدن  به حداكثر10 keV دچار افت انرژي مي شوند و اين همان فوتونهاي اشعه ايكس است كه تا 10 keV  به اوج انرژي خود مي رسند و سپس افت مي كنند . اين كشف وجود زوجهاي الكترون - پوزيترون را رد مي كند براي اينكه طبق تعاريف فعلي توليد و واپاشي زوج الكترون - پوزيترون طبق اصول بقاي انرژي نسبيتي كل ، بقاي اندازه حركت و بقاي بار الكتريكي  توام با جذب يا انتشار اشعه گاما با انرژی معادل و بیشتر از 1.02Mev صورت مي‌گيرد و اصولا تابش گاما در پيرامون سياه چاله‌ها به طور دائمي و پيوسته ديده نميشود ، بلكه پرتوهاي گاما به صورت نادر و لحظه‌اي ثبت شده‌اند ، آنهم به علت انفجار يك ستاره و تبديل آن به سياه‌چاله و يا ورود حجم قابل توجهي از مواد به داخل يك سياه چاله . از همه مهمتر تا كنون اين پرتوهاي پيش‌بيني شده نظريه هاوكينگ پيرامون سياه‌چاله‌ها كشف نشده‌اند و نمي‌توان مدركي براي تاييد اين تئوري ارايه نمود ، بلكه مشاهدات بيشتر در رد اين نظريه است ، براي اينكه پيرامون يك جرم نوتروني ، ميدان الكترومغناطيسي و گرانشي فوق‌العاده قوي حاكم شده است كه ميتوانيم به راحتي از انرژي نوسان خلاء يا انرژي نقطه صفر صرف نظر كرده و حتي آن را از ياد به بريم براي اينكه چگالي اين انرژي در مقابل شدت ميدان گرانشي و الكترومغناطيس سياه چاله همانند هيچ در مقابل بينهايت است . با فرض اينكه طبق اين نظريه در افق رويداد يك سياه چاله زوج پروتون - پاد پروتون هم توليد شوند و پروتون توسط سياه چاله به بيرون پرتاب شده و پاد پروتون به داخل سياه چاله جذب شود ، بعد از مدت كوتاهي وارونگي ميدان پاد پروتون برطرف شده و آن نيز به شدت به طرف بيرون رانده و پرتاب خواهد شد ، يعني همان چيزي كه فضا پيماي سويفت دريافت كرده است و اگر اينگونه هم نباشد به علت نیروی جاذبه گرانشی شدید به جمع پروتونهاي بدنه سياه چاله ملحق خواهد شد . تابش امواج الكترومغناطيس پر انرژي در پيرامون يك سياه چاله دو علت شناخته شده دارد:

1- ديسك تجمعي كه در مبحث توجيه خصوصيات و رفتارهاي عجيب و دوگانه سياه چاله‌ها و ستارگان نوتروني توضيح داده شد 

2 - تراكم گازها كه در اين حالت گازهاي رقيق در هنگام سقوط به مركز جاذبه يك جرم نوتروني به شدت متراكم و داغ ميشوند كه حرارت آنها تحت اين فشار گرانشي به چندين ميليون درجه ميرسد كه در محدوده اشعه ايكس بسته به حرارت خود تابش يا تشعشع خواهند داشت كه توسط تلسكوپهاي اشعه ايكس قابل شناسايي هستند و البته اين امواج در خارج از افق رويداد توليد و منتشر ميشوند .

 

 

عكس فوق يك ابر نو اختر بعد از انفجار و تبديل شدن به ستاره نوتروني را نشان مي‌دهد كه در حال بلعيدن گازهاي پيرامون خود ميباشد .

 

 

محمدرضا طباطبايي 27/10/86

http://www.ki2100.com

لطفا نظر خود را به تالار زير ارسال فرماييد :


/talar/viewtopic.php?f=10&t=75