نظریه انفجار بزرگ محال است
ابتدا باید بدانیم که سرعت فرار
چیست؟
اگر از سطح کره زمین گلوله‌ای را به‌طرف آسمان با سرعتی
(سرعت اولیه) کمتر از سرعت فرار پرتاب کنیم [با صرف‌نظرکردن از
نیروی مقاومت هوا] این گلوله به سطح سیاره زمین بر می‌گردد. در
واقع هرگاه گلوله‌ای را به‌طرف بالا پرتاب کنیم، گلوله تا ارتفاع
معینی بالا می‌رود، سرعت آن به صفر می‌رسد و دوباره به سطح زمین بر
می‌گردد. در نقطه اوج، گلوله تنها دارای انرژی پتانسیل است. هر چه
سرعت اولیه گلوله بیشتر باشد، تا ارتفاع بیشتری صعود می‌کند. با
این مقدمه می‌توانیم سرعت فرار را این‌گونه تعریف کنیم:
سرعت فرار = کمینه سرعت لازم برای عدم بازگشت گلوله به سطح
سیاره زمین است؛
چون گلوله به سطح زمین باز نمی‌گردد پس تا بی‌نهایت به حرکت خود
ادامه می‌دهد و چون کمینه مقدار لازم است، پس گلوله در بی‌نهایت
متوقف می‌شود. با استفاده از روابط انرژی پتانسیل گرانشی و انرژی
جنبشی جسم می‌توان فرمولی برای سرعت فرار بیان کرد.
اگر انرژی پتانسیل گرانشی یک دستگاه شامل دو جسم در فاصله بی‌نهایت
را برابر صفر در نظر بگیریم به‌راحتی می‌توان اثبات کرد که:
که دراین‌رابطه U انرژی پتانسیل گرانشی، M جرم به طور مثال سیاره
زمین، m جرم پرتابه (گلوله)، G ثابت جهانی گرانش و r فاصله مرکز
زمین تا مرکز گلوله است. باتوجه‌به مطالب گفته شده در بالا می‌توان
گفت که:
K انرژی جنبشی پرتابه و Vesc سرعت فرار پرتابه یا گلوله است. رابطه
اخیر، فرمول سرعت فرار برای گلوله است و چنانچه دیده می‌شود این
سرعت به جرم گلوله بستگی ندارد. همچنین متوجه می‌شویم که اگر فاصله
دو جسم به صفر میل کند سرعت فرار به بی‌نهایت میل خواهد کرد. با
درنظرگرفتن شعاع و جرم، سرعت فرار برای برخی از اجرام سماوی منظومه
شمسی به‌صورت زیر است: سرعت فرار از سطح خورشید برابر ۶۱۷.۵
کیلومتر بر ثانیه، از سطح عطارد ۴.۴ کیلومتر بر ثانیه، از سطح زهره
۱۰.۴ کیلومتر بر ثانیه، از زمین ۱۱.۲ کیلومتر بر ثانیه و از ماه
۲.۴ کیلومتر بر ثانیه و از مریخ ۵ کیلومتر بر ثانیه است.
نظریه‌پردازان انفجار بزرگ مدعی هستند که تمام جرم (ماده) و انرژی
امروزه موجود در کیهان، در چند میلیارد سال پیش در گوی بسیار چگال
(کوچک به‌اندازه یک نخود یا یک‌ذره اتمی)، داغ و متراکم بوده است و
بعد از انفجار این گوی، ماده و انرژی انتشاریافته و کیهان پدیدار
شده است. اینک برسی خواهیم کرد که آیا این نظریه می‌تواند درست
بوده باشد؟
