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

 

 

21-02-2023

 

پدیدهٔ دوران میادین گرانشی و توجیه چرخش ستارگان درون کهکشانی، ۹۰ درصد خطا در محاسبات مکانیک کلاسیک و نسبیت عام

 

 

مقدمه: سقوط به مرکز جاذبه

 

 

شکل فوق سقوط آزاد جسم  A به‌طرف مرکز جاذبهB   را نشان می‌دهد. اگر مرکز جاذبه B  را بدون دوران يا با دوران ناچیز در نظر بگیریم، ۱- نیروی وارده به جسم A  از طرف میدان جاذبه B  و 2- شتاب گرانشی ۳  سرعت سقوط جسم و مسافت طی شده در هر لحظه از زمان را می‌توانیم از طریق معادلات مکانیک کلاسیک به دست آوریم، حتی می‌توانیم بدانیم که جسم در چه شعاعی از مرکز جاذبه با چه سرعت زاویه‌ای باید چرخش کند تا جذب میدان جاذبه نشده و همواره به‌دور مرکز جاذبه در حال چرخش باشد.  اینک برعکس این موضوع را می‌توانیم در نظر گرفته و مسئله‌ای را مطرح کنیم، و آن اینکه مرکز جاذبه B  با چه سرعت زاویه‌ای باید دوران داشته باشد تا جسم A  از حالت سکون ، پیرامون آن به چرخش درآمده و به‌طرف میدان گرانش سقوط نکند؟

 

      

 

جواب! شکل فوق سقوط آزاد جسم  A  با سکون اولیه به‌طرف مرکز جاذبه  B  با دوران نسبتاً زیاد را نشان می‌دهد. همان‌طور که مشخص است بردار سبزرنگ تقریباً نیروی جاذبه، بردار نارنجی‌رنگ تقریباً بردار دوران مرکز جاذبه و بردار قرمزرنگ تقریباً بردار برآیند دونیرو را نشان داده و مارپیچ آبی‌رنگ مسیر حرکت و سقوط جسم به‌طرف مرکز جاذبه را نشان می‌دهد. آنچه که در این شکل بسیار قابل‌توجه است اینکه، طبق قوانین مکانیک کلاسیک در مورد گرانش هر چه‌قدر فاصله مابین دو جسم کمتر شود، نیروی جاذبه مابین دو جرم افزایش پیدا می‌کند، ولی در شکل هندسی فوق چنین به نظر می‌رسد که در حالت دوران مرکز جاذبه با سرعت زاویه‌ای نسبتاً زیاد، این نیروی جاذبه تقریباً می‌بایست ثابت بماند و تا حدودی، مستقل از فاصله دو شی باشد و عجیب‌تر از آن اینکه با کم‌شدن فاصله جسم با مرکز دوران، اندازه بردار دوران مرکز جاذبه نیز کمتر می‌شود. در واقع هر مقدار فاصله جسم از مرکز جاذبه افزایش می‌یابد، بردار دوران نیز بزرگ‌تر می‌شود. حال این سؤال مطرح می‌شود که آیا این‌چنین رسم هندسی می‌تواند در عالم فیزیکی وجود داشته و پدیدار شود یا این مسئله صرفاً به‌صورت یک رسم یا طرح هندسی بر روی کاغذ است؟

از مارپیچ طلایی (فیبوناچی) یا اسپیرال لگاریتمی به‌دست‌آمده چنین حدس زده می‌شود که چنین رسم هندسی می‌تواند در عالم فیزیکی وجود داشته باشد و حادث شود! برای اینکه مسیر سقوط شهاب‌سنگ‌ها به‌طرف اجرام همین است و این مسیر بیشتر مربوط به‌سرعت اولیه سنگ‌های آسمانی می‌شود و نه دوران مراکز جاذبه، ولی این ساختار در بازوهای کهکشان‌ها کاملاً مشهود است که مربوط به دوران هسته آنها می‌شود.

 

 

به بیان ساده اجرام در زمان ورود به کهکشان مجبورند همین مسیر مارپیچی را به‌طرف هسته طی کنند.

 

" /  كشف حیرت‌انگیز ماده تاریک

 

کیهان‌شناسان در زمینه یک خوشه کهکشان‌های دوردست اثر گرانشی بسیار نیرومند ماده‌ای را یافته‌اند که هیچ نشانی از آن در تصاویر طول‌موج‌های مختلف نیست. این نخستین نقشه‌برداری مستقیم و دقیق ماده تاریک در عالم است که به نظریه وجود ذرات مادی با بر همکنش ضعیف که ممکن است سهم بزرگی از جرم عالم را تشکیل دهد، کمک می‌کند .

بیش از نیم‌قرن است که مسئله ماده تاریک در جامعه فیزیک مطرح شده است. کیهان‌شناسان دریافته‌اند که کهکشان‌های مارپیچی فقط با وجود ستاره‌ها و سحابی‌هایشان نمی‌توانند سرعت دورانی رصد شده در آنها را توجیه کنند. سرعت گردش ستاره‌ها به‌دور مرکز کهکشان در نواحی حاشیه‌ای کهکشان، می‌بایست کندتر از هر جای دیگری درون کهکشان باشد، اما این‌طور نیست و ستاره‌های بیرونی کهکشان با سرعت زیادی در حرکت‌اند. این نوع حرکت کهکشان نشان از وجود گرانش عظیم ماده‌ای را دارد که در نواحی بیرون کهکشان پنهان شده است. از سوی دیگر جرم ناپیدای مشابهی با گرانش عظیم در خوشه‌های کهکشان‌ها وجود دارد. در واقع تمام آنچه به‌صورت ستاره‌ها و اجزایشان، سحابی‌ها و ابرهای میان - ستاره‌ای و میان کهکشانی و تمام ماده عادی، یا آن‌طور که در فیزیک نام می‌بریم ماده باریونی می‌شناسیم، فقط ۴ درصد جرم کل عالم است و ماده تاریک سهم بسیار بزرگی از جرم در کیهان را اشغال می‌کند. به طور مثال در کهکشان راه شیری فقط ۱۰ درصد جرم به‌صورت ماده باریونی، مانند ستاره‌ها و گازهای میان   ستاره‌ای است و ۹۰ درصد دیگر را ماده تاریک تشکیل می‌دهد . "

 

" / رابطه‌ سرعت چرخش ستارگان موجود در هر كهكشان با ابعاد كهكشان
 

ستاره شناسان موفق به شناسايي قانوني شده‌اند كه بر تمامي كهكشانهاي جهان حاكم است و بر اساس اين قانون هر چه ابعاد يك كهكشان بزرگتر باشد ، ستاره‌ها و توده‌هاي گاز موجود درون كهكشان نيز با سرعت بيشتري درون كهكشان دوران مي‌كنند . به گزارش سايت اينترنتي "نيوساينتيست"، محققان دانشگاه كاليفرنيا در "سانتا كروز" اعلام كردند كشف جديد نشان مي‌دهد صرف نظر از شكل كهكشان كه خواه به صورت بيضي مانند ، مارپيچ و يا ساير اشكال باشد ، قانون جديد در تمامي انواع كهكشانهاي موجود در جهان صدق مي‌كند . كشف جديد نشان مي‌دهد رابطه ميان ابعاد كهكشان و سرعت دوران ستارگان موجود در كهكشان ، در ميان تمامي انواع كهكشانهاي جهان رابطه ثابتي است و به علاوه اين ثابت از ميلياردها سال قبل تاكنون تغيير نكرده است ...

محققان اين دانشگاه در مطالعه ‪ ۵۴۴‬ كهكشان عظيم با اشكال و قدمتهاي مختلف و سنجش سرعت دوران ستارگان موجود در اين كهكشانها متوجه شدند به رغم ظاهر پرآشوب اين كهكشانها ، قانون مذكور در تمامي آنها صدق مي‌كند و هرچه ابعاد يك كهكشان بزرگتر باشد ، ستارگان و توده‌هاي گاز موجود در كهكشان نيز با سرعت بيشتري درون كهكشان حركت مي‌كنند . دانشمندان در اين مطالعه حتي وضعيت كهكشانهاي بسيار دور با فاصله ‪۸‬ ميليارد سال نوري تا زمين را بررسي كردند و متوجه شدند اين قانون در مورد آنها نيز صدق مي‌كند . نور كهكشانهايي كه در فاصله ‪ ۸‬ ميليارد سال نوري از زمين قرار گرفته‌اند در حقيقت پس از ‪ ۸ ‬ميليارد سال سفر در فضا هم اكنون به زمين مي‌رسد و بنابراين آنچه هم اكنون با دريافت نور اين كهكشانها مشاهده مي‌شود ، بيانگر وضعيت اين كهكشانها در ‪ ۸‬ ميليارد سال قبل است . دانشمندان با مطالعه اين قبيل كهكشانهاي قديمي نيز متوجه شدند بين ابعاد كهكشان و سرعت دوران ستارگان درون آنها ، ارتباط مستقيم وجود دارد . محققان در اين تحقيقات براي مطالعه كهكشانهاي ياد شده از چندين تلسكوپ مختلف از جمله تلسكوپ فضايي " هابل " و تلسكوپ "كك ۲‪ " ‬در هاوايي ، استفاده كرده‌اند . "

در واقع این اثر گرانشی بسیار نیرومندی را که کیهان‌شناسان شناسایی کرده‌اند مربوط به مرکز یا بهتر است بگوییم دوران هسته کهکشان است و چون قوانین مکانیک کلاسیک و نسبیت عام مربوط به گرانش، در مورد مراکز گرانش بدون دوران و یا با دوران ناچیز طرح شده است و نمی‌توانند گرانش مراکز جاذبه با سرعت دوران بالا را توجیه نمایند (برای اینکه این پدیده دوران را اصلاً در نظر نگرفته‌اند) ازاین‌رو کیهان‌شناسان مجبور شده‌اند این گرانش را به ماده تاریک (ناشناخته) نسبت داده و به نظریه‌پردازی روی‌آورند، ولی اصل قضیه می‌تواند ازاین‌قرار باشد که قوانین مکانیک کلاسیک و نسبیت عام در مورد گرانش، با دوران مراکز جاذبه تغییر می‌کنند و در این مورد بخصوص، همان شکل هندسی ترسیمی درست به نظر می‌رسد، یعنی بردار دوران گرانش با افزایش فاصله تا محدوده‌ای مشخص، افزایش می‌یابد و به دنبال آن سرعت چرخش ستارگان در نواحی حاشیه‌ای کهکشان نیز، بیش از انتظار خواهد بود، یعنی روی دادی برعکس توجیه قوانین مکانیک کلاسیک و نسبیت عام و بسیار دور از انتظار ما !

 

این پدیده را بهتر توجیه نماییم

 

 

در شکل فوق جسم A در حالت سقوط به مرکز جاذبه، دوبرابر حالت قبلی به‌دور مرکز گرانش چرخیده است و علت آن افزایش سرعت دوران (زاویه‌ای) مرکز گرانش در نظر گرفته می‌شود، حال اگر سرعت دوران مرکز جاذبه تا حد قابل‌توجهی افزایش داشته باشد خطوط مارپیچ به هم نزدیک شده و در نهایت به دایره‌های بسته و تودرتو تبدیل می‌شوند، یعنی همان‌طور که قبلاً در مورد دوران میادین الکتریکی توضیح دادیم، به اشکال زیر توجه نمایید.

 

 

همان‌طور که از شکل فوق بر می‌آید امتداد بردارهای حرکت جسم و بردارهای دوران مرکز گرانش، بر هم منطبق و هم سو شده‌اند و در این حالت بخصوص، اجسام به مرکز جاذبه سقوط نکرده و همواره به‌دور مرکز جاذبه خواهند چرخید، زیرا امتداد نیروی جاذبه از مرکز خارج و خطوط میدان گرانش تبدیل به کمان‌های دایره‌ای و بی‌نهایت شده است که اجسام هر چه‌قدر در آنها حرکت کنند در نهایت به مرکز جاذبه نخواهند رسید، در واقع می‌توانیم چنین استنباط کنیم که فضا - زمان پیرامون مراکز جاذبه انحنا پیدا نمی‌کند، بلکه این خطوط یا بردارهای میدان گرانش است که پیرامون مراکز جاذبه دوار (در حال چرخش) انحنا می‌یابند و بعد از خم‌شدن تقریباً به دایره یا کره تبدیل می‌شوند. مکانیک کلاسیک چنین استنباط می‌کند که برای اینکه یک جسم پیرامون مرکز جاذبه به چرخش همیشگی درآید، می‌بایست نیروی گریزازمرکز (جانب مرکز) آن برابر نیروی جاذبه مرکز گرانش وارد بر آن شده و به شرایط بی‌وزنی برسد و ازاین‌رو شعاع چرخش و سرعت دوران (زاویه‌ای) جسم یا سرعت خطی آن محاسبه می‌شود، یعنی معادلات زیر:

ولی در این حالت بخصوص فعلاً می‌توانیم چنین فرض کنیم که اجسام وارد کانال‌های گرانشی دایره‌ای‌شکل می‌شوند که تا حرکت بی‌نهایت خود، هرگز به مرکز جاذبه نخواهند رسید و از لحاظ قوانین فیزیکی، چنین استنباط خواهند کرد که بر روی خطوط مستقیم در حال حرکت هستند و هر چه فاصله آنها از مرکز افزایش یابد، در نواحی حاشیه‌ای کهکشان با سرعت دور از انتظار مواجه خواهیم شد. در مباحث بعدی با استفاده از حساب دیفرانسیل این پدیده کهکشانی و خوشه‌ای یا کیهانی را فرمول‌بندی خواهیم کرد.

 

 

اما موضوع مهم مطرح شده برای کیهان‌شناسان چیست؟

" اگر کامل‌ترین شناختی را که اکنون نسبت به نیروی گرانش داریم، برای تبیین چگونگی چرخش کهکشان‌ها به کار بگیریم با مسئله عجیبی مواجه خواهیم شد، کهکشان‌ها با چنان سرعتی در حال چرخش‌اند که باید تا کنون مضمحل می‌شدند به‌عبارت‌دیگر در کهکشان‌ها آن‌قدر جرم وجود ندارد که آنها را با سرعتی که اکنون مشاهده می‌کنیم به چرخش درآورد . (ورا روبین) اخترشناس مؤسسه کارنگی واشینگتن، اولین کسی بود که در دهه ۱۹۷۰ به این مسئله عجیب و ناشناخته پی برد، بهترین عکس‌العمل فیزیک‌دانان برای حل این مسئله این بود که فرض کنند ماده بیشتری در فضای درون کهکشان‌ها وجود دارد، ماده‌ای که برای ما غیرقابل‌مشاهده است؛ اما مشکل اساسی در اینجاست که تا کنون هیچ‌کس نتوانسته در مورد چیستی این ماده توضیح قابل‌قبولی ارائه دهد. در واقع باید گفت که مسئله ماده تاریک شکافی اساسی را در دانش امروز بشر ایجاد کرده است. مشاهدات اخترشناسان حاکی از آن است که ماده تاریک باید حدود ۹۰ درصد کل جرم جهان را تشکیل دهد و این مسئله وحشتناکی است که ما از ماهیت این ۹۰ درصد جرم جهان هیچ‌چیز ندانیم . "

اولاً همان‌طور که قبلاً گفتیم ماده تاریک واقعی (دخان) منشأ پیدایش ماده و پادماده و بهتر است بگوییم هیدروژن و پادهیدروژن و ... بوده و فاقد خواص گرانشی است و در نهایت ماده سوخته با ادغام نوترون‌ها و یا سایر ذرات در داخل سیاه‌چاله‌ها پدیدار خواهد شد (مراجعه شود به مبحث واکنش هسته‌ای از نوع چهارم). ثانیاً ما نباید در مورد مراکز گرانشی دوار (در حال چرخش با سرعت بالا) به نگرش مکانیک کلاسیک و نسبیت عام برگردیم، برای اینکه در قوانین مکانیک کلاسیک چنین بیان می‌شود: اجرامی که حول مرکز گرانشی در حال چرخش هستند، دارای نیروی گریزازمرکز (جانب مرکز) بوده که اگر این نیرو بیشتر از نیروی جاذبه میدان وارد بر آنها باشد، اجرام به‌طرف بیرون پرتاب خواهند شد و با یک چنین تصور و اندیشه‌ای، نیروی گرانشی به آن مقدار در هسته و یا خود کهکشان رویت نمی‌شود که برابر نیروی گریزازمرکز ستارگان باشد و مانع از پرتاب آنها به‌طرف خارج از کهکشان شود، پس اجرامی در داخل یا کناره کهکشان باید جبران این کمبود را بکنند تا قوانین مکانیک کلاسیک در مورد کهکشان‌ها جاری شود و این ماده تاریک باید خاصیت چسبی شکل هم داشته باشد تا اجرام داخل کهکشان را به هم پیوند دهد و مانع از گسیختگی آنها از همدیگر شود.

در حقیقت نیازی به این مقدار جرم فراوان نیست، برای اینکه با دوران میادین گرانشی، خطوط میدان گرانش از خط مستقیم به دایره بسته و کره تبدیل شده و مشکل بردارها و نیروهای رو به بیرون و روبه‌داخل (نیروی جاذبه و گریزازمرکز) تا حد قابل‌قبولی مرتفع می‌شوند و از دید قوانین واقعی حاکم بر ستارگان، چنین استنباط می‌شود که آنها در امتداد خطوط مستقیم در حال حرکت هستند و ازاین‌رو نسبیت در مورد انحنای فضا - زمان، نظر جامعی نداده است و ما نمی‌توانیم با قوانین نسبیت نیز چرخش ستارگان در داخل یک سیستم کهکشانی را بدون درنظرگرفتن حضور ماده تاریک توجیه کنیم، برای اینکه انحنای فضا - زمان موجود، البته در صورت صحت به‌مراتب بیشتر از انحنای فضا - زمان پیش‌بینی‌شده از جرم هسته یا خود کهکشان‌ها است، و در نهایت مجبور به اعمال مقادیر بسیاری زیادی از جرم، آن هم از نوع مجهول جهت برطرف‌کردن کمبود نیروی گرانش یا انحنای فضا - زمان هستیم و این در حالی است که درک و قبول انحنای فضا - زمان بسیار مشکل است و هیچ رسم هندسی ندارد، ولی درک و فهم انحنای بردار و نیروی گرانش برای همگان بسیار سهل و آسان به نظر می‌رسد، پس اینک می‌توانیم قبول کنیم که بردار گرانش در داخل فضا با دوران مرکز جاذبه انحنا می‌یابد و چون تمامی پدیده‌ها در عالم نسبی به نظر می‌رسند، انحنا را باید نسبت به چیزی اندازه‌گیری کنیم که آن مستقیم باشد و این ایدئال است که ما انحنای میادین گرانشی را نسبت به خود فضا اندازه‌گیری کنیم و در نهایت اینکه ستارگان مجبور هستند در این مسیر انحنا یافته گرانشی حرکت کنند و نمی‌توانند از آن خارج شوند و اگر ماده تاریکی هم درون کهکشان وجود داشته باشد، به‌هرحال همانند ستارگان به چرخش در خواهد آمد و اصولاً هر چیزی که در حالت نرمال از خارج وارد کهکشان شود مجبور به هماهنگی با چرخش اجزای کهکشان است مگر اینکه نیرویی مخالف چرخش کهکشان داشته باشد. در جایی که روابط و معادلات ریاضی و فیزیکی شناخته شده توسط ما نتوانند پدیده‌ها را توجیه کنند، هندسه حتماً به کمک ما می‌آید. دوران میادین گرانشی چیزی همانند گردباد بسیار قوی است که علی‌رغم اینکه همه چیز را به کام خود می‌کشد؛ ولی باعث چرخش آنها پیرامون مرکز خود نیز می‌شود.

 

 

دو عکس بالایی لحظاتی از گردباد مهیب کاترینا را نشان می‌دهند که خسارات بسیار سنگینی به بار آورد، تشابهی که مابین ساختار فیزیکی این گردباد و کهکشان‌های مارپیچی موجود در عالم دیده می‌شود، حاکی از این مسئله است که نیروی دوران هسته کهکشان‌های موجود در عالم، شاید قادر باشد چندین برابر جرم فعلی از ستارگان و گازهای موجود را در خود جای‌داده و آنها را پیرامون خود به گردش درآورد و با سرعت‌های بسیار بالا در کیهان حرکت کند. برای اینکه این گردبادهای زمینی قدرت غیرقابل‌تصوری دارند که نیاز به توضیح نیست، چه برسد به نیروی کهکشان‌های مارپیچی و منظورکردن جرم ناشناخته‌ای برای توجیه قدرت گرانشی فوق‌العاده زیاد کهکشان‌ها، کمی دورازذهن و نادرست به نظر می‌رسد . 

قدرمسلم در زمان برسی و تحقیق در مورد نیروی گرانشی داخل کهکشان‌ها، می‌بایست پدیده دوران میادین گرانشی را مدنظر داشته باشیم، چرا که به‌نوعی از طوفان‌های فوق‌العاده شدید گرانشی و الکترومغناطیسی سروکار داریم که برای ما ناشناخته است و در نهایت می‌بایست تأثیر آن را بر کل میدان گرانش منظور کنیم که صدالبته برسی این پدیده با قوانین مکانیک کلاسیک و نسبیت کمی دشوار به نظر می‌رسد. یعنی می‌بایست تغییرات اساسی در آنها اعمال کنیم. البته جهت شناخت کامل تأثیرات این پدیده نیاز به تجهیزات پیشرفته‌ای داریم، ولی بعد از مشخص‌شدن این تأثیرات، توجیه بسیاری از پدیده‌های فیزیکی که به‌نوعی با گرانش سروکار دارند سهل و آسان خواهد بود و نیازی به نظریه‌پردازی نخواهیم داشت و باتوجه‌به ضعیف‌بودن میدان گرانشی نسبت به میدان الکتریکی و مغناطیسی و عدم دسترسی آسان به محیطی تقریباً خالی از اثرات گرانشی خارجی، بهتر است این تأثیرات را از دوران میادین الکتریکی بر روی سطح سیاره زمین شروع کرد، چرا که برای دوران میادین گرانشی نیز نتایج مشابهی پیش‌بینی می‌شود؛ چون این دونیرو خواص مشابهی از خود نشان می‌دهند و ما هرگز این دو موضوع بسیار مهم را نباید فراموش کنیم و آن اینکه:

 

۱-  اگر طبق نظر کیهان‌شناسان 90 درصد کهکشان را می‌بایست ماده تاریک تشکیل داده باشد تا نیروی گرانش آن مانع اضمحلال کهکشان شود، پس این ماده تاریک طبق این نظریه می‌بایست نیروی گرانشی قوی داشته باشد و به دنبال آن این ماده می‌بایست همانند گازهای داخل ستارگان تجمع یافته و اجرامی را در آسمان تشکیل دهد و همچنین این ماده می‌بایست با ستارگان و سیارات (ماده باریونی) نیز اتحاد و تجمعی برقرار کند که این‌چنین چیزی در عالم مشهود نیست، پس نظریه ارائه شده به‌هیچ‌وجه نمی‌تواند معتبر باشد و صرفاً یک خطا در محاسبات نجومی است. به طور مثال 9 برابر جرم سیاره زمین می‌بایست با تجمع و ازدحام ماده تاریک روبرو شویم که چرخش سیاره زمین به‌دور خورشید را غیرممکن و حتی حیات روی زمین را منتفی و به مخاطره می‌افکند. اگر این جرم در منظومه شمسی وجود خارجی ندارد پس چگونه می‌تواند در کهکشان راه شیری حضور داشته باشد.

۲- این ماده تاریک خود مجبور است همانند ستارگان در کهکشان چرخش داشته باشد و چون گرانش دارد حتماً جرم هم خواهد داشت (دارای اینرسی باشد) و این مسئله چرخش ماده پرجرم در کهکشان همراه و با سرعت ستارگان، نیروی گریزازمرکز (مرکزگرا) ایجاد کرده و مشکل مضاعفی افزون بر مشکل قبلی به وجود خواهد آورد (قوزبالاقوز) که مجبوریم تا بی‌نهایت برای یک کهکشان جرم و گرانش نامرئی منظور کنیم.

 

چه عاملی باعث خمیدگی و انحنای نور می‌شود؟

طبق دانسته‌های فعلی " / اگر نور ستاره بسیار دوری از نزدیکی هاله ماده تاریک عبور کند، نور خمیده می‌شود. ماده تاریک همچنین گاهی اوقات به‌صورت یک عدسی گرانشی بزرگ عمل می‌کند و باعث می‌شود که یک ستاره درخشنده‌تر از وضع طبیعی خود ظاهر شود. به این طریق با مشاهده ستارگان کم‌نور که ناگهان درخشنده‌تر می‌شوند، می‌توان به وجود ماده تاریک پی برد. اندازه‌گیری میزان خمیدگی نور، می‌تواند به‌عنوان روشی برای محاسبه وزن کهکشان‌ها و وزن ماده تاریک بکار رود که رصدها نشان می‌دهند که این خمیدگی‌ها بسیار بیشتر از وزن کهکشان‌هاست و ۹۰ درصد خمیدگی‌ها ناشی از وجود ماده تاریک است . "

اینک ما به‌جرئت می‌توانیم بگوییم که نه ماده تاریک و نه انحنای فضا - زمان، هیچ‌کدام علت اصلی خمیدگی و انحنای نور در فضا نمی‌تواند باشد، برای اینکه ماده سوخته واقعی (دخان) جاذب نور است و به همین دلیل اساسی رویت نمی‌شود و علت اصلی انحنای نور در فضا، انحنای میادین گرانشی به علت دوران مراکز گرانش (اجرام) است؛ زیرا این میادین به‌اندازه لازم قدرت برای چرخاندن و نگه‌داشتن ستارگان را داشته، پس می‌توانند برای مسیر حرکت نور نیز خمیدگی و انحراف ایجاد کنند و اصولاً چون نسبیت خمیدگی را صرفاً به خود فضا - زمان به علت حضور جرم ثقیل منظور کرده است و از پدیده دوران جرم یا بهتر است بگوییم دوران میدان گرانش غافل شده است، ازاین‌رو کیهان‌شناسان مجبور به اعمال مقادیر افزون بر نیاز جرم در عالم و کهکشان برای توجیه اندازه خمیدگی نور می‌شوند که وجود خارجی هم ندارد. در واقع این جرم مجهول به علت نقص در معادلات فیزیکی فعلی به دست می‌آید که بزرگ‌ترین خطای بشر در محاسبات فیزیک کلاسیک و نسبیت عام محسوب می‌شود، البته تا به امروز آن‌هم رقمی معادل ۹۰ درصد مقدار واقعی، به‌هرحال این جرم بیش از اندازه آن‌گونه که کیهان‌شناسان محاسبه کرده‌اند وجود خارجی ندارد و صرفاً یک تصور و ذهنیت نادرست است، آن‌هم برای اینکه قوانین مکانیک کلاسیک و نسبیت عام بر عالم حاکم بمانند و از این موضوع که شاید این قوانین مطرح شده جهان‌شمول نباشند و تحت شرایطی تغییر کنند غافل شده‌اند، اگر میزان ماده سوخته در عالم به این مقدار هم باشد، حضور آن در ماهیت و مکان دیگری از عالم خواهد بود که ما انتظار آن را نداریم. نور در هنگام عبور تحت‌تأثیر کانال‌های گرانشی، خمیده و منحرف می‌شود، چرا که استنباط اولیه این است که امواج الکترومغناطیس و گرانشی ماهیت و منشأ واحدی دارند و انحنای نور ربطی به نظریه انحنای فضا - زمان ندارد، برای اینکه نسبیت چیزی به نام گرانش را قبول ندارد و معتقد است که حضور جرم در فضا باعث انحنای فضا - زمان می‌شود و این انحنای فضا - زمان است که اجرام و نور را به‌طرف خود می‌کشد. امواج الکترومغناطیسی و میدان گرانش قابلیت تبدیل‌شدن به یکدیگر را دارند و می‌توانند بر هم تأثیرگذار هم باشند و اصولاً در قوانین نسبیت نمی‌توان انحنای میادین گرانش را در فضا اعمال کرد، برای اینکه فضا - زمان قبلاً توسط حضور خود جرم انحنا یافته است، یعنی از دیدگاه نظریه نسبیت عام، همانند دیدگاه مکانیک کلاسیک، دوران جرم بر میدان گرانش یا بهتر است بگوییم در انحنای فضا - زمان بی‌تأثیر است، برای اینکه سرعت دوران (زاویه‌ای) جرم یا مرکز گرانش در تمامی معادلات ارائه شده توسط مکانیک کلاسیک و نسبیت عام، مطرح و درج نشده است، حتی معادله مقدار انحنای نور توسط جرم در نسبیت عام که این مسئله از نقاط ضعف قوانین فیزیک کلاسیک و نسبیت و در کل اندوخته فعلی بشر از علم فیزیک است، و مسلماً یک مرکز ثابت گرانشی با یک مرکز گرانشی دوار از لحاظ خواص فیزیکی می‌تواند بسیار متفاوت باشد که چنین پیش‌بینی می‌شود که یک میدان گرانشی دوار می‌تواند بیشتر از یک میدان گرانشی تقریباً ثابت بر مسیر نور تأثیرگذار باشد و خواص بسیار جالبی از خود نشان دهد که در آینده در مورد آن مطالبی ارائه خواهیم کرد و توضیح خواهیم داد که امواج گرانشی همان امواج الکترومغناطیسی هستند؛ ولی به‌صورت طولی تولید و منتشر می‌شوند درحالی‌که نور موج عرضی الکترومغناطیس است. انحنای میادین گرانشی از نظر هندسی خیلی توجیه‌پذیرتر از انحنای فضا - زمان در نسبیت عام است. به اشکال زیر توجه نمایید:

 

 

شکل سمت چپ انحنای خطی یک میدان گرانشی را نشان می‌دهد و شکل سمت راست انحنای کروی همان میدان را نشان می‌دهد که از مقاطع و زوایای مختلف برش خورده است. این در حالی است که نسبیت شکل زیر را برای انحنای فضا - زمان ارائه کرده است که سطحی و دوبعدی به نظر می‌رسد و این در صورتی است که فضا سه‌بعدی بوده و اصولاً انحنای فضا - زمان قابلیت رسم هندسی را ندارد، بلکه پدیده‌ای است که می‌بایست در ذهن تجسم و شبیه‌سازی شود، در نتیجه توجیه هندسی خوبی هم نخواهد داشت؛ چون صرفاً یک مدل ریاضی چهاربعدی است.

 

 

به طور مثال اگر پرتو شعاع نور بر روی سطح افقی حرکت کند می‌توان با شکل فوق انحراف آن را در جوار یک جرم ثقیل توجیه نمود؛ ولی اگر پرتو نور زیرسطح افقی حرکت کند یا به حالت عمودی بر جرم بتابد با شکل فوق نمی‌توان انحراف آن را توجیه نمود . ولی با اشکال ارائه شده مبنی بر انحراف خطی و کروی میدان گرانشی، انحراف نور را تحت هر زاویه‌ای می‌توان توجیه کرد. یک سؤال بسیار مهم که می‌توانیم در نظریه نسبیت عام مطرح کنیم این است که اگر میدان گرانش یک جرم، انحنای فضا - زمان حاصل آن در فضای پیرامون است، پس میدان الکتریکی و یا الکترومغناطیسی حاصل از یک جسم باردار ساکن و یا در حال دوران در فضای پیرامون چه خواهد بود؟

به قول یکی از دوستان برای اینکه گوی (جرم) به مرکز گودی سطح فوق کشیده و سقوط کند می‌بایست نیروی جاذبه‌ای همچون زمین را در زیرسطح در نظر بگیریم که این نیروی کشش در فضایی که ما در آن بی‌وزن و معلق می‌شویم وجود ندارد که مسلماً انیشتین نیز نتوانسته از عادت‌های فکری قبلی و کلاسیک خود گریز داشته باشد و این موضوع مهم را در امثال خود نادیده گرفته که جای بحث دارد؟ یعنی در انحنای فضا - زمان ما مجدداً به نیروی جاذبه احتیاج پیدا می‌کنیم تا جرم وارد فرورفتگی یا گودی شود.

سخن آخر اینکه اطلاعات ما در مورد ماهیت ماده تاریک گرانشی و مقدار آن و حتی مکان حضور آن درست به نظر نمی‌رسد، ولی قدرمسلم بیشتر از اینکه گرانش بر ماده سوخته تأثیرگذار باشد یا ماده سوخته از خود خواص گرانشی نشان دهد، امواج الکترومغناطیس با ماده سوخته برهم‌کنش قوی دارند و ازاین‌رو ماده سوخته غیرقابل‌رویت به نظر می‌رسد مگر اینکه مابین منبع نور و دید ناظر قرار گیرد و سایه آن آشکار شود که در این وضعیت، ماده سوخته می‌بایست از غلظت بالایی در فضا برخوردار باشد که در غلظت پایین، فقط پدیده انحراف مشهود خواهد بود.

 

اما چاره چیست؟ چاره نهایی دینامیک نیوتونی اصلاح‌شده است.

در فیزیک٬ دینامیک نیوتونی اصلاح‌شده (به انگلیسی: Modified Newtonian Dynamics)، یا به طور خلاصه MOND، فرضیه‌ای است که تلاش می‌کند با اصلاح قانون گرانش نیوتن، مسئلۀ چرخش کهکشانی را توضیح دهد. در کهکشان‌ها، سرعت چرخش ستاره‌ها و گازها به‌دور مرکز کهکشان یکنواخت است که با پیش‌بینی قانون جهانی گرانش نیوتن مغایر است. این قانون پیش‌بینی می‌کند که اجرام دورتر باید با سرعت کمتری بچرخند. مانند سامانۀ خورشیدی که سیاره‌های دورتر با سرعت کمتری به‌دور خورشید می‌چرخند. این فرضیه در سال ۱۹۸۳ توسط موتی میلگرام (به انگلیسی: Mordehai Milgrom) برای مدل‌کردن این نتایج مطرح گردید. وی بیان کرد که قانون گرانش نیوتن تنها در شرایطی که شتاب گرانش به اندازۀ کافی بزرگ است تأیید شده است و برای شتاب‌های بسیار ناچیز باید اصلاح شود. این نظریه بیان می‌کند که در چنین شرایطی، شتاب به طور خطی با نیروی گرانشی وارد شده متناسب نیست و رابطه‌ای غیرخطی دارد. این فرضیه در مقابل فرضیۀ محبوب‌تر ماده تاریک قرار دارد که مشاهدات غیرعادی یاد شده را به وجود نوع ناشناخته‌ای از ماده در کهکشان‌ها نسبت می‌دهد که توزیع جرم در کهکشان‌ها را با آنچه که تنها با درنظرگرفتن مادۀ معمول مشاهده می‌شود متفاوت می‌کند. در این رهیافت، ماده تاریک به‌تنهایی و بدون نیاز به اصلاح قانون گرانش، شتاب یکنواخت در کهکشان‌ها را توجیه می‌کند.

   

میدان گرانش حجمی، سطحی و خطی :

نیوتن فرض کرد که نیروی گرانش زمین، بر سطح کره‌ای بزرگ و در حال انبساط در همه جهات پراکنده است؛ بنابراین مساحت کره S كه شعاع آن r باشد ، برابر است با:

S=4πr²

 

یعنی همان نیرویی که موجب سقوط سیب به‌طرف زمین میشود، بر ماه نیز اعمال می‌گردد . وی فرض کرد نیروی گرانش با عکس مجذور فاصله بین دو جسم متناسب است یعنی:

 

F≈1/r²

 

این تناسب به این معنی است که اگر شعاع یک کره را دوبرابر کنیم، مساحت آن چهار برابر خواهد شد. پس اگر فاصله ما از مرکز زمین دوبرابر شود نیروی گرانشی مابین ما و زمین به یک‌چهارم حالت قبل کاهش پیدا خواهد کرد.

آنگاه نیوتن نتیجه گرفت که نیروی گرانش میان هر دو جسم موجود در جهان؛ مستقیماً متناسب با حاصل‌ضرب جرم‌های آنهاست. سپس وی با واردکردن یک ضریب ثابت، تناسب را به‌تساوی تبدیل کرد و قانون جهانی گرانش را به‌صورت زیرآرایه داد:

 

F=Gm1m2/R²

 

که در آن m1 و m2 به ترتیب جرم دو جسم، R فاصله مرکز دو جسم و G ثابت جهانی گرانش است . لازم به یادآوری است نیوتن فرض کرد، جرم اجسامی که به یکدیگر نیروی گرانش وارد می‌کنند در مرکز آنها متمرکز شده و از این نظر مانند دو ذره عمل می‌کنند.

ولی همان‌طور که توضیح داده شد با مشاهده ساختار فیزیکی کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌های دوار، چنین مشخص می‌شود که کلیه اجرام پیرامون آنها، تقریباً تمایل دارند تا بر روی سطح (دیسک) قرار گیرند نه سطح کره‌ای فرضی نیوتن که مشاهدات نشان داده است مرکز این سطح یا دیسک، هسته کهکشان و یا جرم نوترونی است و علت این پدیده دوران میادین گرانشی است. به تصاویر زیر توجه نمایید:

 

 

 

در واقع این قانون گرانش نیوتن برای اجرامی با سرعت زاویه‌ای پایین، مثل خورشید و یا سیاره زمین صادق است، ولی چنین به نظر می‌رسد که نیرو و میدان گرانشی یک جرم سنگین با سرعت زاویه‌ای نسبتاً زیاد، از سطح یا حجم کروی به سطح یا محیط دایره‌ای تغییر شکل پیدا می‌کند.

 

 

قبل از هر چیز می‌بایست در مورد دو کسر m³/m² و m²/m توضیحاتی ارائه نمود .همان‌طور که می‌دانیم منظور از  m متر ، مترمربع و مترمکعب است . حاصل عمل  m³/m² و m²/m بی‌نهایت است برای اینکه در یک مترمربع می‌توان بی‌نهایت خط به طول یک متر در نظر گرفت و همچنین در یک مترمکعب می‌توان بی‌نهایت صفحه یک مترمربعی در نظر گرفت. در واقع این کسرها بیشتر از اینکه مفهوم جبری داشته باشند و بتوان آنها را از حالت کسری خارج نمود، مفهوم هندسی دارند و به بی‌نهایت میل می‌کنند. ازاین‌رو ما به این نتیجه کلی می‌رسیم که اگر اجسام سنگینی همچون هسته فرضی کهکشان‌ها و یا ستارگان نوترونی با سرعت زاویه‌ای بالایی دوران داشته باشند، میدان گرانشی آنها از حجم و سطح کروی به صفحه مسطح و خطوط دایره‌وار تغییریافته (یعنی دوران میادین گرانشی) و شدت میدان گرانشی شکل‌گرفته بر روی دیسک تشکیل شده، فوق‌العاده افزایش می‌یابد و از دیدگاه کلاسیک اجرام پیرامون این اجرام می‌بایست با سرعت بیشتری به چرخند تا به‌طرف مرکز گرانش جذب و سقوط نکنند. ازاین‌رو قوانین گرانش نیوتنی و حتی انحنای فضا - زمان نسبیت، مفهوم و اعتبار فعلی خود را از دست می‌دهند و نمی‌توانند این پدیده را توجیه کنند و اعمال ماده تاریک گرانشی برای توجیه این گرانش بیش از انتظار از دیدگاه فیزیک کلاسیک و نسبیت عام، بی‌مورد و غیرضروری است و هیچ نیازی نیست که برای پایدار ماندن و حفاظت از این قوانین، جرم بسیار زیاد آن هم از نوع مجهول اعمال کنیم. شاید با اعمال تغییراتی در این قوانین مشکل ما حل شود.

 

 

 

در نمودار حجمی فوق، کره سبزرنگ میدان گرانش کهکشان راه شیری بدون دوران هسته را نشان می‌دهد. استوانه آبی‌رنگ (دیسک) منطقه و حجمی است که تقریباً تمامی این میدان گرانش به علت دوران هسته در آن تراکم پیدا نموده است و باتوجه‌به شدت میدان اندازه‌گیری شده بر روی مناطقی از این دیسک، طبق معادلات مکانیک کلاسیک و نسبیت عام، کره قرمزرنگ برای اندازه گرانش کهکشان راه شیری پیشنهاد شده است که مقدار گرانش آن ۱۰ برابر جرم رویت شده در کهکشان است، یعنی ۹۰ درصد خطا در محاسبات روز دنیای فیزیک ما انسان‌ها. در واقع می‌توانیم به این نتیجه کلی برسیم که اگر سرعت خطی اجرام موجود در هسته کهکشان حول مرکز، به یک‌سوم سرعت نور برسد، شدت میدان گرانش در روی دیسک ایجاد شده ۱۰ برابر خواهد شد، پدیده‌ای است که مشاهده می‌شود و پیداکردن رابطه ریاضی آن در آینده امکان‌پذیر خواهد بود و فعلاً چنین به نظر می‌رسد که چون محیط دایره از رابطه زیر به دست می‌آید:

 

d=2πr

 

نیروی جاذبه در هنگام دوران میادین گرانشی با عکس فاصله مابین دو جسم متناسب باشد یعنی :

 

F≈1/r

 

این تناسب به این معنی است که اگر شعاع یک دایره را دوبرابر کنیم، محیط آن دوبرابر خواهد شد. پس اگر فاصله ما از یک مرکز گرانش دوار با سرعت زاویه‌ای بالا دوبرابر شود نیروی گرانشی مابین ما و آن به نصف حالت قبل کاهش پیدا خواهد کرد نه یک‌چهارم که معادله گرانش نیوتن به معادله زیر تبدیل خواهد شد.

 

F=Gm1m2/R

 

که در آن m1 و m2 به ترتیب جرم دو جسم، R فاصله مرکز دو جسم و G ثابت جهانی گرانش است که مسلماً در این حالت نیروی جاذبه هسته کهکشان نسبت به ستارگان افزایش پیدا کرده و ستارگان می‌بایست با سرعت زیادی به‌دور هسته چرخیده تا نیروی گریزازمرکز بیشتری داشته باشند تا بتوانند پیرامون هسته کهکشان تعادل و پایداری داشته باشند و اینک با برابری نیروی جاذبه و نیروی جانب مرکز خواهیم داشت:

 

و این پدیده شگفت‌انگیز واقعاً مشاهده شده و به‌عنوان یک اصل پذیرفته شده است، یعنی سرعت چرخش ستارگان درون کهکشان‌ها با افزایش جرم و حجم کهکشان افزایش داشته و رابطه مستقیم دارد، همچنین سرعت چرخش در بعضی از مکان‌های کهکشان مقداری ثابت می‌شود. پس با رابطه بالا به‌راحتی می‌توان جرم هسته کهکشان‌ها را باتوجه‌به سرعت چرخش ستارگان برآورد و محاسبه کرد که مسلماً با جرم قابل‌رؤیت توافق و توازن خواهد داشت. البته این سرعت مربوط به‌سرعت چرخش ستارگانی است که دور از انتظار بوده و با قوانین گرانش فعلی غیرقابل‌توجیه و ناسازگار است. در مباحث بعدی این معادلات را توسعه و به تکامل می‌رسانیم.

و نکته مهم اینجاست که با افزایش مقدار R ، حاصل كسر 4R/3 و عبارت 2R نیز افزایش پیدا می‌کند . یعنی نمودار زیر:

 

 

ولی این افزایش مقدار R تااندازه‌ای می‌تواند ادامه داشته باشد و بعد از مسافتی وارونگی میدان گرانشی روی داده و شتاب گرانشی، تبدیل به‌شتاب گرانشی منفی می‌شود. یعنی همان چیزی که باعث انبساط شتاب‌دار کیهان می‌شود و ازاین‌رو جهت توجیه انبساط عالم نیازی به نظریه انفجار بزرگ نداریم. هر جسم سنگین دوار در فاصله‌ای از خود این میدان ضد گرانش را پدیدار و تولید می‌کند که اگر این‌چنین نبود کیهان خیلی‌وقت‌پیش درهم‌فرورفته و منهدم می‌شد. این همان چیزی است که انرژی تاریک نام‌گرفته است و تا به امروز از ماهیت آن بی‌اطلاع بوده‌ایم. لازم به توضیح است که از زمان نیوتن برخی از فیزیک‌دانان اعتقاد داشتند که در مقابل گرانش که یک نیروی جاذبه است و می‌بایست موجب فروریزش جهان شود، یک نیروی دافعه وجود دارد که مانع درهم ریختن جهان می‌شود و جهان پایدار باقی می‌ماند. درهرصورت نه مخالفین جهان پایدار برای ادعای خود دلیل داشتند و نه طرف‌داران آن می‌توانستند آن را اثبات کنند. این نیروی دافعه‌ای گرانشی، برون کهکشانی است و مربوط به داخل کهکشان نمی‌شود. خود نیوتن در اواخر زندگی خود متوجه نقص قانون گرانش خود شده بود، برای اینکه برد این نیروی گرانش در این قانون بین‌هایت بوده و تجمیع این نیروها در نهایت برای کیهان مشکل‌ساز خواهد شد .

ما باید به یاد داشته باشیم که شکل میدان گرانشی در پیرامون یک جرم دوار (با سرعت زاویه‌ای زیاد)، یکسان و همگن توسعه نمی‌یابد، بلکه چیزی شبیه به تصویر زیر است.

 

 

منطقه آبی‌رنگ گرانش کروی، منطقه سبزرنگ گرانش بیضوی، منطقه زردرنگ گرانش در روی دیسک و منطقه قرمزرنگ گرانش منفی را نشان می‌دهد که البته این میدان گرانش منفی تا بی نهایت ادامه یافته و باعث انبساط دائمی شتاب‌دار کیهان می‌شود .در مباحث بعدی با استفاده از حساب دیفرانسیل این ضد جاذبه یا انرژی تاریک را نیز توجیه خواهیم کرد.

با فرض اینکه یک ستاره، دوران (سرعت زاویه‌ای) ناچیزی داشته باشد، ممکن است که سیارات در مسیرهای (مدارهای) مخالف یکدیگر چرخش داشته باشند، توان چرخش ماهواره‌ها در جهت مخالف یکدیگر به‌دور سیاره زمین دلیلی بر این مدعاست و لازم نیست که تمامی این مسیرها (مدارها) بر روی یک صفحه (دیسک) باشند، این مدارها می‌توانند با هم زاویه نیز داشته باشند، ولی در مورد کهکشان‌ها که هسته آنها با سرعت خطی تقریباً 1/3 سرعت نور در حال دوران و چرخش است، ممکن نیست که ستارگان در مسیرهای مخالف یکدیگر چرخش داشته باشند. برای اینکه میادین گرانشی هسته کهکشان‌ها در این وضعیت دوران پیدا کرده و ستارگان مجبورند که فقط در یک‌جهت چرخش داشته باشند. این موضوع و پدیده، دلیل قانع‌کننده‌ای برای اثبات نظریه دوران میادین گرانشی است، چرا که تمامی ستارگان مجبورند در روی دیسک چرخش داشته باشند و ممکن نیست که مدار چرخش آنها با یکدیگر زاویه‌ای را تشکیل دهد .

نظریه فعلی در مورد ماده تاریک ابهام‌آور و متناقض است، نظریه فعلی می‌گوید که ماده تاریک هیچ برهم‌کنشی با نور ندارد، یعنی ماده تاریک نه می‌تواند نور را منعکس کند و نه آن را جذب کند، یعنی نسبت به نور کاملاً خنثی است، ولی با این توصیف مدعی می‌شود که ماده تاریک به‌واسطه داشتن جرم زیاد در کیهان، می‌تواند نور را منحرف و خم کند و انحراف نور مشاهده شده در بعضی از مناطق کیهان را مربوط به ماده تاریک می‌کند و حال این سؤال مطرح می‌شود که آیا این انحراف خود برهم‌کنش محسوب نمی‌شود؟ 

در واقع یکی از فلسفه‌های وجودی خود ماده تاریک بر پایه برهم‌کنش آن با نور استوار شده است که با توصیف آن در تضاد است. طبق نظریه نسبیت، اجرام می‌توانند نور را از مسیر خود منحرف کنند و این انحراف در نهایت می‌تواند منجر به جذب هم شود، همانند سیاه‌چاله‌ها و اصولاً عبارات جذب و انحراف یک مفهوم را می‌رسانند، یعنی برهم‌کنش یا تأثیرات متقابل. ما نباید این موضوع را فراموش کنیم که گرانش با امواج الکترومغناطیس برهم‌کنش دارد و این پدیده ثابت شده است و چون برای ماده تاریک جرم قائل شده‌اند، پس اجباراً ماده تاریک با نور برهم‌کنش خواهد داشت. در حقیقت عکس گرفته شده توسط تلسکوپ هابل که یک ابزار اپتیکی است بیانگر این موضوع است که این ماده تاریک با نور برهم‌کنش دارد که اگر نداشت یک ابزار اپتیکی مانند تلسکوپ هابل هرگز توانایی شناسایی آن را نداشت و اما در مورد دیدن، می‌توان برای آن دو تعریف ارائه داد ۱ - رویت و مشاهده که علت آن این است که یک جسم باید یا خود مولد نور باشد و یا اینکه نور تابیده شده را منعکس کند ۲- شناسایی و ردیابی به علت جذب نور، یعنی جسم نسبت به محیط خود تاریک، تیره و سیاه‌تر دیده می‌شود .

در نهایت عکس گرفته شده توسط تلسکوپ هابل و مفاهیم خود نظریات فعلی، بیانگر این موضوع و واقعیت است که ماده تاریک با نور برهم‌کنش دارد و این برهم‌کنش از نوع جذبی و انحرافی است و نه از نوع انعکاسی و این موضوع هم غیرقابل‌انکار و رد است، ازاین‌رو نظریه فعلی در مورد ماده تاریک ناقص، ناکارآمد و غیرقابل‌اطمینان بوده و به همین دلیل مهم نظریه درست این است که چون این ماده تاریک با نور برهم‌کنش دارد و این برهم‌کنش از نوع جذبی است این ماده تاریک می‌تواند نور قوی را جذب کند و همواره نسبت به محیط تیره‌تر دیده شود و سیاه به نظر برسد، جنس لکه‌های خورشیدی از جنس ماده سوخته است، برای اینکه فقط ماده سوخته توانایی انجام این عمل را در این برد حرارت دارد.

 

برهم‌کنش نور با ماده تاریک از نوع گرانشی است یا الکترومغناطیسی؟

به معادلات زیر توجه نمایید:

 

 

Ep  انرژی فوتون طبق معادله پلانک

h  ثابت پلانک

v  فرکانس طیف نور

E  انرژی طبق رابطه هم ارزی جرم و انرژی نسبیت

M  جرم

C  سرعت نور

m  جرم فوتون

P  تکانه فوتون

v  سرعت كه سرعت خطی فوتون (نور) جایگزین آن می‌شود

W  وزن فوتون در میدان گرانشی

g  شتاب گرانشی


اصولاً چون در فیزیک مدرن فوتون جرم و تکانه و ... دارد در میدان گرانش منحرف می‌شود که این موضوع بیانگر این مطلب مهم است که گرانش با امواج الکترومغناطیسی برهم‌کنش دارد و اصولاً چنین تصور می‌شود که این دو تحت شرایطی می‌توانند به یکدیگر تبدیل شوند و ماهیت و منشأ واحدی دارند که یکی از اهداف کلی نظریه وحدت نیروها رسیدن به اثبات این موضوع کلی است، یعنی معادلاتی وجود دارد که می‌تواند گرانش را به موج الکترومغناطیس تبدیل کند و برعکس. این دو میدان اگر نسبت به یکدیگر برهم‌کنش نداشتند هرگز بر هم اثر نمی‌کردند .

اینکه ما در حالت کلی دو نوع برهم‌کنش داشته باشیم

۱ - الکترومغناطیسی

۲-  گرانشی ،

بحثی است که بیشتر در فیزیک کلاسیک مطرح شده است. در فیزیک مدرن تعریف کلی برهم‌کنش، تبادل و یا انتقال انرژی است و فیزیک مدرن در پدیده برهم‌کنش، این تبادل انرژی را مدنظر گرفته و برسی و تحقیق می‌کند، و اصولاً توجهی به دو مبحث الکترومغناطیس و یا گرانش ندارد، شاید نگرش روز به ماده تاریک بیشتر از دید فیزیک کلاسیک و عادت‌های فکری ما باشد تا اصول فیزیک مدرن. همان‌طور که می‌دانیم انیشتین با رابطه hv=1/2m0v²+hv0 پدیده فتوالکتریک را توجیه كرد. یعنی هرقدر فرکانس نور بیشتر باشد، فوتون می‌تواند انرژی جنبشی بیشتری بر الکترون منتقل کند. دقت کنید که اینجا اصلاً چیزی به نام برهم‌کنش الکترومغناطیسی و یا گرانشی مطرح نیست، بلکه فقط و فقط انتقال انرژی آن هم از نوع جنبشی مطرح است. حرف و کلام خیلی ساده و مختصر این است که نور با ماده تاریک برهم‌کنش دارد و این دو می‌توانند با هم تبادل انرژی داشته باشند و این مطلب که نور با ماده تاریک برهم‌کنش گرانشی دارد نه الکترومغناطیسی، مطلبی است که در فیزیک کلاسیک مطرح می‌شود و اصل این موضوع مطرح شده در فیزیک مدرن نامفهوم و بی‌معنی است، برای اینکه فیزیک مدرن مفاهیم فیزیک کلاسیک را دگرگون و عوض کرده است. نگرش فیزیک مدرن به پدیده فتوالکتریک یا کامپتون همانند این است که یک توپ گلف با سرعت کافی به توپ فوتبال برخورد کند و آن را به خارج زمین فوتبال پرتاب کند .

لازم به یادآوری است که چون فیزیک‌دانان نتوانسته‌اند در نهایت پی به ماهیت این ماده ببرند نام آن را ماده تاریک (مجهول) گذاشته‌اند. در اوایل ارائه این نظریه، فیزیک‌دانان بر این باور بودند که چون این ماده گرانش دارد می‌تواند باعث انحنای نور شود . ولی با یافته‌های اخیر توسط تلسکوپ فضایی هابل به این نتیجه رسیده‌اند که ماده تاریک می‌تواند نور را متلاطم کند، همانند سنگی که درون استخر انداخته باشیم که این بیانگر این موضوع است که نظریات در مورد ماده تاریک در حال تحول و تغییر است و اما در مورد عکس گرفته شده:

 

 

باید چنین توضیح داد که قدرت رصد تلسکوپ هابل میلیون‌ها برابر دید چشم انسان است و این ابزار اپتیکی می‌تواند کوچک‌ترین تغییرات در نورهای انتشاری را متوجه شود و در بسیاری از موارد برای اینکه این تغییرات برای ما مشهود و مشخص باشد، مجبوریم تغییراتی در عکس‌ها اعمال نماییم. دراین‌رابطه نظر کلی این است که بجای اینکه خاصیت گرانشی به ماده تاریک قائل شویم باید خاصیت جذب نور به آن بدهیم برای اینکه این گرانش در نهایت هم برای ماده تاریک و هم برای کیهان مشکل‌ساز خواهد بود. تلسکوپ فضایی هابل یک ابزار اپتیکی است که توانسته است ماده تاریک را در ناحیه‌ای از کیهان ردیابی و شناسایی کند که این موضوع دال بر این واقعیت است که این ماده تاریک با نور برهم‌کنش دارد که اگر نداشت، تلسکوپ هابل هرگز نمی‌توانست آن را شناسایی کند. عکس ارائه شده توسط تلسکوپ هابل بیانگر جذب نور توسط ماده تاریک است نه انحنای نور توسط ماده تاریک که اگر ماده تاریک با آن چگالی کم می‌توانست این انحنا را در نور ایجاد کند، به آن حالت رقیق در فضا شناور نمی‌ماند، بلکه همانند نوترون‌ها همدیگر را به‌شدت می‌ربودند و تشکیل یک فوق سیاه‌چاله را می‌دادند که تا به امروز چنین چیزی شناخته نشده است .در حقیقت در این منطقه از کیهان ماده سوخته در حال تبدیل به ماده باریونی است که آثار گرانش شدیدی از خود نشان می‌دهد و آن گرانش نه به ماده تاریک یا سوخته مربوط است؛ بلکه در حین تبدیل آن به ماده باریونی عارض می‌شود. چون کهکشان‌ها و خوشه‌ها می‌بایست از گاز هیدروژن تغذیه شوند تا به پایداری برسند.

 

طبق تعاریف فعلی هر دو گزینه اصلی ماده تاریک یعنی نوترینوها ( neutrino ) و ویمپها ( WIMPs  ) دارای سرعت‌های بسیار زیادی هستند !

 در مورد عکس ارایه شده توسط تلسکوپ هابل در مورد ماده تاریک چنین توضیح داده شده است که " دانشمندان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل ثابت کرده‌اند که این حلقه مدت‌ها پیش و بعد از اینکه یک تصادف شدید غول‌آسا و عظیم مابین دو مجموعه کهکشانی رخ داد، شکل‌گرفته است "

ولی این دو خوشه کهکشانی در تصویر فوق رویت نمی‌شوند، برای اینکه مجموعه کهکشان‌ها مدت‌ها پیش از یکدیگر گذر کرده‌اند، ولی ماده تاریک باقی‌مانده است که این موضوع بیانگر این واقعیت است که سرعت حرکت ماده تاریک در این عکس بسیار کمتر از مجموعه کهکشان‌ها و صدالبته سحابی‌ها است. پس اگر ماده تاریک گرانش داشت، تجمع و تراکم آن تا این مدت حتمی بود، حتی خیلی سریع‌تر از تشکیل ستارگان و ...... و این عکس ثابت می‌کند که ماده تاریک تقریباً ساکن است و اصولاً اگر قرار بود ماده تاریک با سرعتی نزدیک به‌سرعت نور حرکت کند مسئله انحنای نور توسط آن منتفی می‌شد.

 

یکی از دلایل تشکیل لکه‌های خورشیدی این‌طور توجیه می‌شود که سرعت چرخش خورشید به‌دور محورش، در همه نقاطش یکسان نیست که باعث پیچش خطوط میدان مغناطیسی به هم می‌شود و الا آخر .... !

اینک این سؤال مطرح می‌شود که اگر یکی از دلایل تشکیل لکه‌های خورشیدی این موضوع باشد، ما همیشه و همواره باید شاهد وجود لکه‌های خورشیدی باشیم . ولی این‌طوری نیست، برای اینکه پدیدارشدن این لکه‌ها به‌صورت دوره‌ای (۱۰ الی ۱۱) ساله است. به گفته نیوتن هر عملی عکس‌العملی دارد، ما همان‌طور که می‌توانیم ادعا کنیم که میدان‌های مغناطیسی باعث پدیدارشدن لکه‌ها می‌شود، می‌توانیم بگوییم که پدیدارشدن لکه‌ها باعث تشدید میدان‌ها و طوفان‌های مغناطیسی در خورشید می‌شود.

 

 

سخنان گوهربار از دوست و عضوی در تالار هوپا :

به نظر من چون دانشمندا كم آوردن گفتن آقا خب اين ماده ي تاريك ! چون واقعا جوابي نداشتن ! درست مثل نظريه ي اتر ! البته اين نظر منه !!!!

در ادامه ..............

دوست گرامی :

به نظر من، نظر شما کاملاً درسته، برای اینکه به نظر من آنها با یک محاسبه نادرست به یک جواب و توجیه نادرست رسیده‌اند. جالب اینجاست که طبق محاسبات قبلی ٬ این اتر که شما گفتید می‌بایست سخت‌تر از شیشه و فولاد باشد تا بتواند نور را به این سرعت منتقل کند ٬ که حکایت این ماده تاریک هم به قول شما همان حکایت اتر است. چون ماده تاریک بعد از گذشت ۱۳٫۵ میلیارد سال می‌بایست چیزی شبیه یک گلوله یا آدم‌برفی بزرگ می‌شد؛ ولی مثل پودر همه‌جا پراکنده است که باخاصیت گرانشی آن در تعارض است. کنش ماده تاریک با انرژی تاریک و انبساط آن نیز قوزبالاقوز است و نوع بشر در دانش کیهان‌شناسی به گل مانده است // محمدرضا طباطبایی

 


خبر علمي :

 

جهان امروزی  ' زاييده يك جهان قبلی است '
 


سارا کروداس


ممكن است جهانی از "ماده تاريك" به موازات جهان ما وجود داشته باشد  .

تيم مشتركی از دانشمندان آمريكايی و بريتانيايی نظريه تازه‌ای را در مورد تكامل كيهان پيشنهاد كرده است .

اين نظريه می گويد كه گيتی احتمالا چرخه‌ای را طی می كند كه "انفجارهای بزرگ" (Big Bangs) تنها بخشی از آن است و همچنين شامل "ريزش های بزرگ" (Big Crunches) نيز می شود .

اين نظريه نگاه متعارف از كائنات را، كه قدمت آن براساس مشاهدات 12 تا 14 ميليارد سال رقم زده می شود ، به چالش می گيرد .

ايده تازه كه در نشريه "ساينس" بازتاب يافته است ممكن است توضيح دهد چرا انبساط جهان در حال شتاب گرفتن است .

پروفسور پل استاينهارت از دانشگاه پرينستون در نيوجرسی كه از آفرينندگان اين نظريه است گفت: " در حال حاضر نگاه متعارف به جهان اين است كه تمام فضا - زمان ، ماده و انرژی در يك نقطه واحد شروع شد و سپس منبسط و سرد شد كه جهان امروزی را پديد آورد ."

"با اين حال، نظريه تازه حاكی است كه يك چرخه پيوسته از جهان‌ها وجود دارد، كه هر دام تكرار ديگری است اما نه دقيقا همانند جهان قبلی."

او می گويد می توان به هر جهانی به عنوان فرزند جهان قبلی نگاه كرد .



ثابت كيهانی

ايده تازه بر مطالعات قبلی همين گروه از محققان بنا شده است و مدل كنونی را زير سوال می برد .

در دهه 1920، زمانی كه اينشتين در حال توسعه نظريه نسبيت عام بود ، يك ثابت كيهانی را معرفی كرد تا بتواند ايده خود از جهان ايستا را توضيح دهد .


اينشتين ثابت كيهانی را بزرگترين اشتباه كاری خود خواند

معادلات اينشتين پيش بينی می كرد كه جهان زير فشار جاذبه خود متلاشی شود، درحالی كه مشاهدات و رصدها به روشنی نشان داد جهان در حال انقباض نيست .

ثابت كيهانی اينشتين نمايانگر فشار يا نيرويی ذاتی مرتبط با فضای آزاد بود، كه در مقابل انقباض ناشی از نيروی جاذبه مقاومت می كند .

اين مفهوم پس از آنكه رصدها نشان داد جهان در حال انبساط است كنار گذاشته شد و باعث شد اينشتين ثابت كيهانی را " بزرگترين اشتباه زندگی حرفه‌ای " خود توصيف كند .

در سال 1998، صورت تازه‌ای از ثابت كيهانی سر بر آورد و آن زمانی بود كه معلوم شد انبساط جهان عملا در حال شتاب گرفتن است .


سوال های بی پاسخ


هرچند معرفی مجدد اين ثابت راه تطبيق محاسبات با تئوری را گشود ، اما همچنين سوال‌هايی را پديد آورد داير بر اينكه چيزی در فيزيك هست كه "گم شده" است .

پروفسور نيل توروک، از دانشگاه كمبريج به سايت خبری بی بی سی گفت : "زمانی كه قدر اين ثابت كيهاني محاسبه شد ، معلوم شد خيلی كوچكتر از حد انتظار است."

"اينكه چرا اين ثابت اين قدر كوچك است به يكی از بزرگترين سوالات فيزيك بدل شده است ."

"در حال حاضر، تنها توضيحی كه برای آن وجود دارد اين است كه شايد جهان اينگونه كار می كند ."

اين نظريه بسياری از پرسش‌ها را بی پاسخ می گذارد اما اكنون پروفسور استاينهارت و توروک نظريه تازه‌ای را برای توضيح علت كوچك بودن ثابت كيهانی پيشنهاد كرده‌اند .

آنها می گويند كه زمان عملا پيش از انفجار بزرگ شروع شد ، يعنی قبل از آن جهان ديگری وجود داشته است .

اين همچنين بدان معنی است كه جهان كنونی بسيار كهن تر از حد پذيرفته شده فعلی است .

پروفسور توروک توضيح داد: " در حال حاضر ممكن است يك جهان ديگر از جنس 'ماده تاريك' همزمان با جهان ما وجود داشته باشد كه ما هرگز نمی توانيم با آن تماس برقرار كنيم ."

او می افزايد : " اين دو جهان در نهايت بر اثر فشار نيروی جاذبه به سوی هم كشيده می شوند و با هم تصادف می كنند. اين بدان معنی است كه اموری كه الان اتفاق می افتد به خلق جهانی ديگر در آينده كمك خواهد كرد. "

منبع : سايت بي بي سي
http://www.bbc.co.uk/persian/science/st ... eory.shtml

 

لازم به توضیح نیست که منشأ و انگیزه ارائه این نظریه، برداشت متداول از وجود ماده تاریک و داشتن خواص گرانشی برای آن است و چون ما می‌دانیم که اعمال و درنظرگرفتن مقدار بسیار زیادی از ماده تاریک برای کیهان بی‌مورد است، پس این‌چنین نظریه‌ای هم درست نخواهد بود و نکته بسیار مهم در این نظریه این است که مفهوم آن به نقطه‌ضعف بزرگ در مورد تئوری ماده تاریک اشاره دارد و آن اینکه اگر ماده تاریک خواص گرانشی داشته باشد در نهایت مجبور است تحت نیروی گرانشی با ماده باریونی (ستارگان و ...) ادغام و تصادم داشته باشد که در نهایت منجر به انهدام کیهان خواهد شد که این اتفاق نیز می‌بایست مدت‌ها پیشروی می‌داده است که روی نداده و در آینده هم روی نخواهد داد، برای اینکه ماده تاریکی با این خواص گرانشی وجود خارجی ندارد و صرفاً وجود آن از خطا در محاسبات گرانشی ناشی می‌شود و صدالبته دانش اندک از ماهیت و خواص تغییر گرانش.

 

گردباد كاترينا

 

به‌عکس فوق دقت کنید که موجودی خیلی شبیه به یک کهکشان است و مرکز آن خالی، خالی است. کیهان‌شناسان باتوجه‌به قوانین گرانشی شناخته شده فعلی چنین حدس می‌زنند که در مرکز کهکشان‌ها می‌بایست جرم بسیار زیادی وجود داشته باشد تا کهکشان به تعادل برسد و آن را منسوب به سیاه‌چاله‌های ابر جرم می‌کنند که فعلاً رویت یا شناسایی نشده‌اند، چون مرکز کهکشان‌ها به علت وجود توده‌های گازی متراکم، گردوغبار زیاد و حتی تراکم ستارگان قابل‌رؤیت نیست. در واقع می‌توان پیش‌بینی کرد که قوانین ما در مورد گرانش ناقص است و همان‌طور که لحاظ جرم بیش‌تر از جرم رویت شده برای کیهان بی‌مورد است، بلکه لحاظ‌کردن هسته سنگین برای کهکشان‌ها نیز بی‌مورد خواهد بود . ولی آنچه که مسلم است اینکه سرعت خطی اجرام در نزدیک مرکز کهکشان‌ها به یک‌سوم سرعت نور می‌رسد که این پدیده باعث دوران و حتی وارونگی میادین گرانشی شده و می‌تواند مکانیک چرخشی کهکشان‌ها حتی سرعت فرار آنها را بدون نیاز به لحاظ ماده تاریک و هسته سنگین توجیه کند. سیاه‌چاله‌ها و اجرام نوترونی وجود دارند؛ ولی سیاه‌چاله‌های ابر جرم که آنها را در مرکز کهکشان‌ها تصور می‌کنند و آن‌هم صرفاً برای توجیه مکانیک چرخشی آنها با قانون گرانش نیوتنی طبق دانسته‌های روز، وجود خارجی ندارند و صرفاً تصور هستند. در واقع ما نمی‌توانیم نگرش کلی و ابتدایی خود در منظومه شمسی (خورشید با جرم بیشتر از ۹۸ % منظومه) را به کهکشان منتقل کنیم و ادعا کنیم سیاه‌چاله‌هایی با جرم میلیون‌ها و یا میلیاردها برابر خورشید در مرکز کهکشان‌ها وجود دارند.

 

چرخش به‌دور مرکز جرم مشترک و نه به‌دور مرکز جاذبه :

 

همان‌طور که می‌دانیم مدار چرخش اقمار و سیارات نسبت به وزن و فاصله آنها از دایره به بیضی تغییر شکل پیدا می‌کند. یعنی به طور مثال زمین به‌دور مرکز خورشید نمی‌چرخد؛ بلکه به‌دور مرکز جرم مشترک (جرم زمین و خورشید) می‌چرخد که مکان آن نیز متغیر است؛ ولی ستارگان دوتایی رویت شده‌اند که روی مدار دایره‌ای در حال چرخش و تعقیب همدیگر هستند. در واقع آنها تحت‌تأثیر جرم مشترک یکدیگر و در حال چرخش به‌دور مکان ثابت آن هستند. در مورد کهکشان‌ها نیز این موضوع به‌گونه‌ای صادق است، یعنی تمامی ستارگان به‌دور مکانی به نام مرکز (هسته کهکشان) می‌چرخند که جرم مشترک تمامی آنها در آن واقع و یا متمرکز شده است بدون اینکه جرم و ماده‌ای فوق‌العاده ثقیل در آنجا حضور داشته باشد.

 

 

 

 

محمدرضا طباطبايي    19/6/86 

http://www.ki2100.com