چگونگي پديدار شدن ميدان گرانش منفي [ نيروي ضد جاذبه ، انرژي تاريك ، توجيه حركت شتابدار كهكشانها در كيهان ]
قانون جهاني گرانش : اگر پرتابه‌اي با سرعت زياد ، از يك ارتفاع نسبتا زياد از سطح سياره زمين در امتداد مماس بر دايره‌اي به مركزيت سياره زمين پرتاب شود ، تحت تاثير گرانش ، مسيري منحني شكل را طي مي‌كند و سرانجام بر روي سطح زمين سقوط خواهد كرد . اگر سرعت پرتابه به اندازه كافي زياد باشد ، ميتواند يك دايره كامل را حول زمين طي كند و دور زمين بچرخد يعني شكل زير :
اينك اگر پرتابه را ثابت فرض كرده و سياره زمين را با همان سرعت زاويه‌اي پرتابه دوران دهيم چه اتفاقي روي ميدهد . مسلما به استناد نظريات نسبيت ، چون قوانين فيزيكي در تمامي دستگاه‌هاي لخت يكسان است ، پس فرقي نمي‌كند كه پرتابه به دور سياره زمين بچرخد يا سياره زمين با همان سرعت زاويه‌اي دوران داشته باشد و پرتابه ثابت بماند ، در هر دو حالت پرتابه به شرايط بي وزني ميرسد و هيچگاه به سطح سياره زمين سقوط نخواهد كرد . اين مدار در شكل فوق به رنگ قرمز مشخص شده است و اگر فاصله پرتابه با سطح سياره زمين كمتر شود ، به مرور زمان پرتابه به سطح سياره زمين سقوط خواهد كرد ، اين منطقه به رنگ صورتي روشن نشان داده شده كه منطقه گرانش مثبت نامگذاري ميشود . و اگر فاصله پرتابه با سطح سياره زمين زيادتر شود ، به مرور زمان پرتابه از سطح سياره زمين دور ( دفع ) خواهد شد ، اين منطقه به رنگ زرد روشن نشان داده ميشود كه منطقه گرانش منفي نامگذاري ميشود . البته ناگفته نماند كه اگر سياره زمين را در حال دوران با سرعت زاويه‌اي پرتابه در نظر بگيريم اين دو منطقه ، شامل تمامي اجرام حاضر خواهد بود و اگر پرتابه را در حال چرخش به دور سياره زمين در نظر بگيريم ، اين دو منطقه فقط شامل پرتابه خواهد شد . حالت ديگري هم وجود دارد يعني سرعت زاويه‌اي پرتابه يا سياره زمين بيشتر از حد لزوم باشد كه در اين صورت پرتابه ابتدا به ساكن از طرف سياره زمين دفع و پرتاب ميشود يعني شكل زير :
توجيه حركت شتابدار كهكشانها در كيهان :
سرعت حركت خطي بعضي از اجرام سماوي در هسته كهكشانها چيزي در حدود يك سوم سرعت نور اندازه‌گيري شده است . در اين وضعيت ميتوان پيش بيني كرد كه تمامي اجرام خارج از هسته كهكشان در محدوده گرانش مثبت كهكشان بوده و در كناره‌هاي بيروني لبه كهكشان گرانش صفر و در خارج از اين محدوده گرانش منفي ميباشد . يعني تمام كهكشانها در خارج از محدوده گرانش مثبت و صفر خود ، نيروي ضد گرانشي يا گرانش منفي دارند كه به وسيله اين نيرو ميتوانند به حركت و سرعت شتابداري در كيهان دست يابند . اين همان چيزي است كه انرژي تاريك نام گرفته است و تا به امروز از ماهيت آن بي اطلاع بوده‌ايم . لازم به توضيح است كه از زمان نيوتن برخي از فيزيكدانان اعتقاد داشتند كه در مقابل گرانش كه يك نيروي جاذبه است و ميبايست موجب فرو ريزش جهان شود ، يك نيروي دافعه وجود دارد كه مانع درهم ريختن جهان ميشود و جهان پايدار باقي مي‌ماند . در هر صورت نه مخالفين جهان پايدار براي ادعاي خود دليل داشتند و نه طرفداران آن مي‌توانستند آنرا اثبات كنند . اين نيروي دافعه‌اي گرانشي ، برون كهكشاني ميباشد و مربوط به داخل كهكشان نمي‌شود .
البته تصور اين پديده تازه شناخته شده براي ما بسيار دشوار مي‌نمايد ، براي اينكه ما از گرانش توقع نيروي جاذبه داريم و نه دافعه ولي اين پديده نو شناخته را ميتوان هم با قوانين جهاني گرانش و هم با نظريات نسبيت توجيه نمود .
اينك سعي مي‌كنيم با فرموليزه كردن روابط فيزيكي ، ادعاي خود مبني بر وجود ميدان گرانش منفي ( يعني نيروي ضد جاذبه ) را به ثبوت برسانيم :
همانطور كه ميدانيم در معادلات فوق f نيروي جانب مركز ( گريز از مركز ) پرتابه ، m جرم پرتابه ، v سرعت خطي پرتابه ، r شعاع مدار يا فاصله پرتابه از مركز جاذبه ( سياره زمين ) ، F نيروي جاذبه مابين مركز جاذبه زمين و پرتابه ، G ثابت جهاني گرانش ، M جرم مركز گرانش ( سياره زمين ) ميباشد . اينك براي اينكه پرتابه به دور مركز جاذبه چرخش دايمي داشته باشد ، ميبايست F=f شود ، كه در اين رابطه فاصله r قابل محاسبه خواهد بود . اينك پرتابه را ثابت فرض كرده و مركز جاذبه را با همان سرعت زاويه‌اي پرتابه دوران مي‌دهيم . براي پيدا كردن روابط فيزيكي ميبايست به جاي سرعت خطي پرتابه ، سرعت زاويه‌اي مركز جاذبه را وارد معادله نماييم ، همانطور كه ميدانيم :
v=wr
كه w همان سرعت زاويه ( راديان بر ثانيه ) ميباشد :
نكته شگفت انگيز در اين معادلات اين است كه w يا سرعت زاويه‌اي ميتواند هم مثبت و هم منفي باشد ، يعني دوران مركز جاذبه در ديد ناظر يا ناظرين ساعت گرد و يا پاد ساعت گرد باشد . ولي شعاع يا فاصله پرتابه و مركز جاذبه همواره مثبت بوده و كسي نمي‌تواند به استناد اين فرمول‌ها مدعي طول يا بعد منفي در عالمي خيالي ديگر شود ( يعني ضد عالم يا ضد دنيا ، ابعاد منفي و ..... ) . در واقع اين فرمول‌ها وجود سفيد چاله‌ها و امكان ورود به دنياي ديگر را نفي و منتفي مي‌كند .
طرح يك مسئله فيزيكي بسيار مهم مربوط به اختر فيزيك :
سياه چاله اي ( جرم نوتروني ) داريم به جرم پنج برابر جرم خورشيد ، اگر سرعت زاويه‌اي اين جرم 500 راديان بر ثانيه باشد ، 1- محدوده ميدان گرانش مثبت 2- مرز ميدان گرانش صفر 3- برد ميدان گرانش منفي پيرامون آن را مشخص كنيد ؟
جواب :
1- محدوده ميدان گرانش مثبت سياه چاله ، كمتر از شعاع 40.682 كيلومتري
2- مرز ميدان گرانش صفر ، مدار 40.682 كيلومتري
3- برد ميدان گرانش منفي ، از شعاع 40.682 كيلومتري تا بينهايت . در واقع برد ميدان گرانشي اين سياه چاله بينهايت است ولي شتاب گرانشي آن بعد از شعاع 40.682 كيلومتري منفي خواهد بود . اين شتاب گرانش منفي سياه چاله ميتواند به خود آن شتاب و سرعت ببخشد ، تا به امروز سياه چاله هايي با سرعت 4000 كيلومتر بر ثانيه شناسايي و رديابي شده‌اند .
اين مسايل براي اولين بار در علم فيزيك ما حل و فصل ميشوند و اينك ما ميتوانيم به راحتي متوجه سه مسئله مهم شويم .
1- چرا تمامي اجرام فعلا به كام سياه چاله ها فرو نمي‌روند ( كشيده نمي‌شوند ) ؟
2- علت اصلي انبساط شتاب دار كيهان چيست ؟
3- جهت توجيه انبساط عالم هيچ نيازي جهت ارايه و پذيرش نظريه انفجار بزرگ نيست ، براي اينكه اين انبساط به راحتي قابل توجيه است !
پاسخ : چگونگي پديدار شدن ميدان گرانش منفي [ نيروي ضد جاذبه ، انرژي تاريك ، توجيه حركت شتابدار كهكشانها در كيهان ]
مطلب عالي بود
فقط براي من سوالي كه ميمونه اينه كه دوران جسم موجب ايجاد دافعه شده در حالي كه نميشه نظريه نسبيت رو تعميم داد
در واقع چون جسم ما تقارن داره چرا بايد دوران موجب ايجاد نيرو بشه (در نظر داشته باشيم كه جاذبه تابعي از جرم و رم كميتي اسكالره)
