Persian CPH E-Book

Theory of CPH

Section  Seven

New Ideas of CPH Theory

مقدمه:

هنگاميکه نسبيت عام مطرح شد، در مدتي کمتر از يکسال شوارتسشيلد سياه چاله را در بر اساس برداشت هاي خود از نسبيت عام فرمولبندي و مطرح کرد. انيشتين بلافاصله با چنين برداشتي از نسبيت عام مخالف کرد. اما از دهه ي 1960 به بعد سياه چاله مورد توجه جدي قرار گرفت و امروزه يکي از زمينه هاي فکري و تحقيقاتي فيزيکدانان را تشکيل مي دهد. نمونه ي مشابه آن را مي توان در توجيه پديده ي فتوالکتريک با استفاده از خواص کوانتومي تابش توسط انيشتين مشاهده کرد. انيشتين تلاش کرد با ديدگاه کوانتومي پلانک پديده ي فتوالکتريک را توجيه کند، اما اين توجيه مورد پذيرش پلانک نبود. در حاليکه توجيه انيشتين موجب پيشرفت نظريه کوانتومي پلانک شد.

مطالب زير برداشت هاي دوستان است که اميدوارم مورد توجه قرار گيرد.

با تشکر

حسين جوادي

تحول زماني و اسپين  Time Revolution and Spin (TRS Theory)

تحقيق از: حامد پورايماني

 Hamed@iwp.ir

 (  The General Science Journal , www.wbabin.net  )

مقدمه

همانطور که مي دانيم در فيزيک ، کوانتوم و نسبيت دو تئوري کاملا جا افتاده مي باشد که هر کدام در جاي خود توانسته است بسياري از ابهامات در فيزيک را بر طرف سازد.

اما يک مسئله مهم که بسياري از فيزيکدانان بزرگ را به فکر واداشته اين است که آيا بين اين دو تئوري قدرتمند رابطه ای وجود دارد؟ و آيا مي توان با استفاده از مفاهيم فيزيک بين اين دو، رابطه اي بر قرار کرد؟

در اين مقاله ما با استفاده از يک سري مفاهيم فيزيک سعي داريم به رابطه اي بين تئوري کوانتوم و نسبيت برسيم. قابل ذکر است با توجه به اين که در طرح اين مقاله چندين استاد راهنما ماراياري مي کنند لذا به پيشنهاد آنان اين مقاله به صورت يک فرضيه(در حال حاضر) به نام

TRS (Time Revolution and Spin )

نامیده می شود که براي رسيدن به نتيجه قطعي نياز به مطالعات وتحقيقات بيشتري دارد.

نقطه آغاز

درتئوري نسبيت پارامتري که اين تئوري را از ديگر مباحث در فيزيک متمايز مي سازد زمان است.به اين ترتيب که بررسي يک پديده در چارچوب فضا- زمان مورد بررسي قرار مي گيرد و زمان به عنوان بعد چهارم فضا تلقي ميگردد.به طوريکه فاصله بين دو رويداد از رابطه ي زير بدست مي آيد:

يعني پارامتر زمان کميتي است که درفاصله رخ دادن دو رويداد تاثيرميگذارد.

در تئوري کوانتوم يک مفهوم مهم که در بسياري از مسائل مورد بررسي قرار مي گيرد، اسپين سيستم است.و مي دانيم كه مفهوم اسپين فقط در چارچوب کوانتوم تعريف دارد.

حال ما در اينجا يک کميت که مشخصه تئوري نسبيت ميباشد داريم وهمچنين يک کميت از مشخصه تئوري کوانتوم .

اگر بتوان به نوعي بين اين دو کميت رابطه اي برقرار کرد پس مي توان اميدوار بود که بين اين دو تئوري بزرگ نيز يک رابطه برقرار شود.

الهام از طبيعت

همان طور که مي دانيم يکي از پديده هايي که بشربااستفاده ازآن به گذر زمان پي مي برد پيدايش شب وروز است وپيدايش شب وروزحاصل از دوران زمين مي باشد .به طوري که اگر اين دوران متوقف شود گذر زمان احساس نخواهد شد.

با کمي توجه به يک ساعت مکانيکي قديمي پي مي بريم که اين ساعت طوري طراحي مي شود که با استفاده از دوران ناشي از چرخ دنده ها، گذرزمان نشان داده شود.

پس ما يک  رابطه بين دوران و تحول زماني در نظر مي گيريم.و هر دوران را مولد يک تحول زماني توصيف مي کنيم.

با توجه به گفته هاي بالا ما به دنبال رابطه اي بين اسپين وزمان هستيم ،چگونه مي توان با استفاده از مفهوم دوران و تحول زماني به رابطه اسپين وزمان پي برد؟

اسپين مولد دوران

در مکانيک کوانتومي هر دوران ناشي از تاثير يک عملگر دوران به روي سيستم است که اين عملگر دوران ناشي از اسپين سيستم است ، وعملگر دوران با رابطه ي زير تعريف مي شود:

که   همان عملگراسپين وترکيبي از اسپين ذاتي و تکانه زاويه اي است و   جهت دوران مي باشد. حال ما يک سيستم با اسپين ذاتي   را در نظر مي گيريم که در جهت   دوران مي کند به طوريکه عملگر دوران براي اين سيستم به صورت زير تعريف مي شود:

تحول زماني يک سيستم

در مکانيک کوانتومي براي بررسي تحول زماني يک سيستم از عملگر تحول زماني استفاده مي شود .وقتي که هاميلتوني يک سيستم H  معين باشد، عملگر تحول زماني براي اين سيستم به صورت زير تعريف مي شود.

به طوريکه اگر   ويژه حالت سيستم در لحظه t₀=0  باشد براي ويژه حالت در لحظه t   داريم:

حال ما بايد براي بررسي رابطه بين تحول زماني يک سيستم و دوران آن سيستم، يک هاميلتوني بر اساس اسپين آن سيستم تعريف کنيم.

 تحول زماني يک سيستم اسپيني در ميدان مغناطيسي

همان طور که مي دانيم براي يک سيستم اسپيني با گشتاور مغناطيسي   (a مقداري ثابت ) که در يک ميدان مغناطيسي خارجي قرار مي گيرد هاميلتوني به صورت زير تعريف مي شود:

که در اينجا بيشتر اسپين سيستم مورد بحث است و با ثابت a  کاري نداريم. بنابراين با توجه به رابطه(4) براي عملگر تحول زماني سيستم داريم:

حال ممکن است اين سوال پيش آيد که چرا ما به سراغ يک چنين هاميلتوني رفته ايم؟

علت اين است که ما به دنبال رابطه تحول زماني و اسپين (مولد دوران)هستيم براي به دست آوردن اين رابطه ،چنين هاميلتوني تعريف مي کنيم و در پايان، نتيجه اين تعريف ذکر ميشود.

حال اگر به رابطه (3) و (7) بنگريم ، مي توانيم نتيجه بگيريم که   . يعني هر دوران متناسب با يک گذر زمان است و مي دانيم که دوران يک سيستم از اسپين آن سيستم ناشي مي شود؛ پس دوران ناشي از اسپين سيستم ، مولد تحول زماني است.

حال ممکن است اين سوال پيش آيد که پس براي يک سيستم با اسپين صفر تحول زماني نداريم!

در پاسخ بايد گفت که بررسي تحول زماني در اين عالم هستي صورت مي گيرد و ما نيز تحول زماني عالم هستي(رو به جلو)را مشاهده مي کنيم، پس مي توان براي عالم هستي يک اسپين در نظر گرفت که اين اسپين در يک ميدان مغناطيسي خارجي قرار گرفته است و دوران ناشي از آن باعث تحول زماني عالم هستي مي شود و هر سيستم با اسپين صفر نيز که در اين عالم قرار مي گيرد تحت تاثير اين تحول زماني است و اگر اسپين سيستم غير صفر باشد علا وه بر تحول زماني حاصل از اسپين عالم هستي يک تحول زماني حاصل از دوران ناشي از اسپين خود سيستم نيز دارد.

پس ما در فرضيه TRS    براي عالم هستي يک اسپين درنظر مي گيريم که در يک ميدان مغناطيسي قرار گرفته و دوران ناشي از آن مولد تحول زماني عالم هستي است ، که البته براي تکامل اين فرضيه نياز به مطالعات بيشتر مي باشد که اسپين و ميدان مغناطيسي براي عالم هستي چه معنايي دارد و آيا با تجربه مي توان نشان داد که هر دوران يک تحول زماني بوجود مي آورد؟

البته  به کمک چند تن از اساتيد داخل و خارج ازکشور هنوز روي اين موضوع کار مي کنيم و تلاش ير اين است که بتوان اين فرضيه را به تکامل رساند.

رابطه ي اتساع زمان در نسبيت 

وقتي که يک دستگاه با سرعت ثابت v  نسبت به يک دستگاه ساکن حرکت مي کند طبق رابطه اتساع زمان داريم:

حال فرضيه ما بايد بتواند اين رابطه کاملا نسبيتي را با استفاده از مفاهيم کوانتومي توضيح دهد.

توصيف رابطه اتساع زمان از ديدگاه TRS

وقتي که يک دستگاه با سرعت ثابت v  حرکت مي کند با توجه به رابطه (7) مي بينيم که گذر زمان در دستگاههاي متحرک ديرتراست يعني همان اتساع زمان.

وقتي که دستگاه با سرعت انتقالي v حرکت مي کند اين دستگاه از دوران عالم هستي که مولد تحول زماني است کمتر تاثير مي گيرد، چرا که با داشتن حرکت انتقالي ازاثر دوراني کاسته مي شود وتاثيرپذيري از دوران نيز كمتر مي شود. طبق فرضيه ما دوران باعث تحول زماني مي شود  و با افزايش دوران يک سيستم تحول زماني بيشتري داريم . حال وقتي که يک دستگاه با سرعت ثابت انتقالي v حرکت مي کند چون دوران نداريم مي توان گفت که به خاطر داشتن حرکت انتقالي از اثرات دوراني ناشي از عالم هستي براي دستگاه کاسته شده و دوران کمتر، گذر زمان ديرتر را نتيجه مي دهد (گذر زمان طولاني مي شود ) که اين همان مفهوم اتساع زمان در نسبيت است  که در اينجا با يک مفهوم کوانتومي قابل توصيف است.

سياهچاله ها وشتاب جهان  در TRS

همان طور که ديديم در نظريه TRS  اسپين وزمان رابطه ي مستقيمي دارند، با فرض اينکه CPH  بنيادي ترين ذره است و همه چيزاز CPH  ساخته شده است. توليد ساير ذرات نظير پروتون و الکترون و ... با افزايش اسپين CPH  ها امکان پذير است. اين فرايند را مي توان در توليد و واپاشي زوج الکترون- پوزيترون به خوبي مشاهده و توجيه کرد. فوتوني با انرژي زياد، تمامي انرژي E=hv خود را در برخورد با هسته از دست مي دهد و يک زوج الکترون - پوزيترون مي آفريند. پوزيترون ذره اي است که کليه ي خواص آن با خواص الکترون يکسان است غير از بار الکتريکي و علامت گشاور مغناطيسي آن، زيرابار الکتريکي پوزيترون مثبت است.

توليد زوج الکترون - پوزيترون

در ارتباط با توليد زوج، فرايند معکوسي وجود دارد که نابودي زوج ناميده مي شود. يک الکترون و يک پوزيترون مجاور يکديگر، در هم ادغام مي شوند و به جاي آن انرژي تابشي به وجود مي آيد:

نابودي زوج

امروزه مشاهده ي توليد و واپاشي زوج الکترون - پوزيترون در آزمايشگاه يک پديده ي عادي به شمار مي رود. در سال 1955 براي نخستين بار زوجهاي پروتون- پاد پروتون و نوترون -  پاد نوترون در آزمايشگاه آفريده شدند.

با توجه به پديده هاي فوق به سادگي مشاهده مي شود که هنگام توليد زوج، سرعت خطي

CPH

 هاي موجود در ساختمان فوتون به اسپين تبديل مي شود و هنگام واپاشي زوج، اسپين به سرعت خطي تبديل مي شود. حال با توجه به رابطه  اتساع زمان:

که نسبيت بر آن تاکيد دارد به خوبي مي توان اتساع زمان نسبيتي را به دست آورد. زيرا همان طوركه مي دانيم با افزايش سرعت جسم، طبق رابطه ي بالا، آهنگ زمان کند مي شود. اين امر دلالت بر آن دارد که رابطه ي مستقيمي بين اسپين و زمان قابل اثبات و پذيرفتني است.

لذا مي توان نتيجه گرفت که در عالم هستي،جهان هايي با زمانهاي مختلف( به خاطر داشتن اسپين هاي مختلف ) وجود دارند. حال انتقال از يک جهان به جهان ديگر را تصور کنيد که داراي زمان هاي (اسپين هاي) مختلفي هستند. اين دو جهان را با الف و ب نشان مي دهيم.

 حالت اول :  زمان در ب تندتر از الف است

چون زمان در ب تندتر از الف است، لذا اسپين در ب بيشتر از الف است. هنگام ورود از جهان الف به جهان ب اسپين CPH ها افزايش يافته و انرژي انتقالي آنها به انرژي دوراني تبديل مي شود. بنابراين در مرز دو جهان چگالي  CPH  ها بالا مي رود ( چون انتقال کمتري داريم ) و در صورتي که چگالي به اندازه ي کافي باشد، بتدريج سياهچاله به وجود مي آيد. در اين صورت از ديد ناظر بيروني که به سياهچاله مي نگرد، گذشت زمان درون سياه چاله قابل مشاهده نيست. چرا که سياهچاله روي مرز دو عالم با زمانهاي مختلف قرار گرفته است.

حالت دوم : زمان در ب کندتر از الف است

چون آهنگ زمان در ب کندتر از الف است، لذا اسپين در ب کمتر از الف است. بنابراين ، حرکت CPH  ها از حالت  اسپيني به انتقالي تغيير مي کند. با افزايش حرکت انتقالي CPH  ها، تکانه ي خطي آنها موجب افزايش تکانه جهان شده و افزايش انرژي انتقالي (انرژي دوراني  CPH ها به انرژي انتقالي تغيير مي کند) به جهان ب موجب شتاب آن خواهد شد. به برداشت ما اين همان راز نهفته ي علت شتاب جهان و منبع تامين نيرو و انرژي لازم براي اين شتاب است!

انبساط يا انقباض؟

 کل عالم هستي ما از مجموعه جهان ها تشکيل شده که به مانند قضيه رياضي اين مجموعه ها هيچ افرازي(اشتراک) روي هم ندارند و نمي توانند روي هم تاثيري داشته باشند( کنشي داشته باشند ).

هنگامي كه انتقال CPH  از جهاني با زمان تندتر به جهان ديگري با زمان كندترصورت مي گيرد ، CPH  سرعت انتقالي پيدا مي كند به گونه اي که دنياي جديد که ورود CPH  به آن صورت مي گيرد دچار انبساط مي شود چرا که باورود CPH  هاي جديد  افزايش CPH ، در دنيايي که CPH ها به آن وارد شده اند، رخ مي دهد که اين افزايش CPH  همراه با سرعت انتقالي است که موجبات گسترش و منبسط شدن را فراهم مي کند.چراکه منبسط شدن تنها به خاطر گسترش لايه بيروني نسبت به دروني نيست ، اگر از درون هم گسترشي وجود داشته باشد باز هم انبساط داريم. نکته ديگر اين است که بر سر دنيايي که CPH  از آن خارج مي شود چه مي آيد؟

در اين حالت اين دنيا بايد منفبض شود به طوري كه در کل يک نوع انقباض و انبساط براي کل خلقت رخ مي دهد.چرا که زير مجموعه هاي آن دستخوش اين تغييرند ،دنيايي منبسط مي شود و در عوض دنيايي ديگر منقبض، و کل مجموعه دستخوش تغييرمي گردد.  اين گفته ما نه تنها مي تواند شتاب جهان ما را توصيف کند بلکه بحث جهان هاي موازي و نوساني را نيز تحت پوشش قرار مي دهد و توصيف مي کند.يعني اين که اين انبساط و شتابي که ما شاهد آن هستيم مربوط به دنياي ماست، ممکن است براي جهان ديگري انفباض باشد!!! يعني دوباره بحث منبسط و منقبض شدن جهان ها و خلقت و نابودي آن ها و  Multi Universeمطرح مي شود.

 ذکر چند نکته در اين باب مهم است :

1-      اول  بايد گفت كه لزومي ندارد انبساط هر جهان ، به واسطه ي ورود CPH  با اسپين بيشتر از جهان ديگر، يک انبساط منظم و همگن باشد.انبساط جهان به دليل ورود CPH  ها در يک ناحيه است. وقتي ما فضا را به واسطه ي وجود سي.پي.اچ توصيف کنيم ، هر CPH  ورودي يک فضاي جديد براي جهاني که وارد آن شده ايجاد مي كند وفضاي اضافي به معناي انبساط در يک قسمت از جهان مي باشد(هر ورودي در مکانهاي مختلف ، انبساط از ناحيه هاي مختلف را در بر دارد ) و جمع همه ي انبساط ها و ورود ها ، انبساط کل در جهات مختلف را در بر مي گيرد.

اينکه شتاب روز به روز بيشتر مي شود را مي توان چنين توصيف کرد که جهان ما با چندين جهان با اسپين بيشتر ( زمان بيشتر ) در حال تبادل CPH  است ،که اين تبادل، انبساط جهان ما و انقباض جهان هاي ديگر را در پي دارد.( که البته به لحاظ تجربي بايد بررسي کرد و به نتايج معقول رسيد ).يعني با هر انتقال بخشي از فضاي جهان هاي ديگر به جهان ما اضافه مي شود.

2-  اينکه جهان ما دچار انقباض مي شود يا نه را گذشت زمان مشخص مي کند ، همان طور که مي دانيد در نظريه صفحه هاي موازي که توسط دو تن از کيهان شناسان دانشگاه پرينستون مطرح شده ،براي جهان يک دوره انبساط و انقباض تعريف مي کنند.اما در حال حاضر جهان ما با جهان هايي ديگر در حال تبادل CPH  است که نتيجه آن انبساط است و ممکن است در يک دوره با جهاني ديگر تبادل CPH  داشته باشد که باعث انقباض شود. يعني جهاني با اسپين کمتر از اين جهان، بر جهان ما غلبه کند.البته توجه به اين نکته، مهم است که نتيجه تبادل CPH  جهان کنوني ما به گونه ايست که در برآيند تبادلها، انبساط را به دنبال دارد، يعني انبساط و شتاب كنوني جهان ما برآيند چندين انبساط و انقباض مي باشد.

3 -  CPH  ورودي به يك جهان بايد خودرا با زمان آن جهان وفق دهد ، چرا که در قوانين فيزيک زمان مطرح است و CPH ورودي بايد خود را با قوانين جديد ، در دنياي جديد ، سازگار سازد. لذا اسپين خودرا با زمان جديد وفق مي دهد.

4 - توجه داشته باشيد که جهان ما فقط با يک جهان در تبادل CPH  نيست و  شتاب جهان ما فقط از CPH  تبادلي تامين نمي شود، بلکه هر نوع حرکت انتقالي CPH  مي تواند شتاب را فراهم کند.

 همچنين هر انفجار حاصل از سياهچاله مطلق ( وقتي چگالي CPH  ها بسيار زياد مي شود ) در مرز جهان ها نيز مي تواند عامل اين شتاب باشد.يعني ما   " Multi Bang "  و Multi Universe"   "  داريم ، و با خلق و نابودي جهان ها روبرو هستيم.

ولي شايد بتوان گفت عامل اصلي شتاب همان تبادل CPH  با چندين جهان است، که اين گفته نياز به آزمايشات تجربي و بررسي داده ها دارد.

نگاهي جديد به تابش زمينه ي کيهاني

تحقيق از: قاسم رضايي راد

rezaerad@yahoo.com

مقدمه:

 پلانك در سال 1900 ميلادي براي تشريح تابش جسم سياه و اينشتين پنج سال بعد براي توجيه اثر فوتو الكتريك، ذره اي بودن تابش هاي الكترومغناطيسي را پيشنهاد كردند. اين نگرش نو به امواج الكترومغناطيسي موانع متعددي را از پيش پاي علم براداشت. ودانشمندان را براي مطالعه ي پديده هاي ناشناخته ي جهان كه ساليان سال با آن دست به گريبان بودند ياري كرد. بنابر نسبيت و مکانيک کوانتوم، cفوتون كه در حقيقت ذره ي حامل انرژي است داراي جرم حالت سکون صفر، انرژي و سرعتي برابر است:

همچنين فوتون ها در گسيل و جذب تابش توليد يا نابود مي شوند و و با ذراتي مانند الكترون برخورد ذره گونه انجام مي دهند. با ابداع نظريه ي كوانتومي تابش و نسبيت در اوايل قرن بيستم، زمينه براي توصيف عالم به خوبي فراهم گرديد. دانشمندان با مطالعه طيف هاي جذبي ستارگان و كهكشان هاي دوردست به اين موضوع پي بردند كه در اين خطوط با توجه به كم نور شدن منبع تابش (کهکشانها يا ستارگان) يك جابه جايي به سوي قرمز طيف ملاحظه مي شود. اين پديده (قرمز گرايي) را مربوط به فرار كهكشان ها تلقي نمودند و به دنبال آن مشخص شد كه اين گرايش به قرمز با افزايش فاصله ي كهكشان ها نسبت به زمين بيشتر مي شود.

ادوين هابل با ارايه رابطه اي نشان داد كه كهكشان هاي دورتر بايد سرعت گريزشان از ما بيشتر از كهكشان هاي نزديك تر باشد تا اين قرمز گرايي توجيه گردد. و به اين صورت جهان مي بايست در حال انبساط باشد. اين گونه بود كه بزرگترين كشف قرن بيستم (انبساط جهان) رقم خورد. اما سئوالي كه اينك مطرح مي شود اينست كه انرژي لازم براي گريز كهكشان ها از كجا تامين مي شود؟ تا كهكشانها بتوانند با با سرعتي غير قابل تصور از ما دور شوند؟ 

در دهه ي اخير مشخص شد که جهان علاوه بر انبساط داراي شتاب نيز مي باشد. بدين ترتيب مسئله انرژي لازم براي توسعه ي جهان پيچيده تر شد و سرانجام وجود يک نوع انرژي که آن را انرژي تاريک ناميدند، عامل انبساط و شتاب جهان دانستند. انرژي كه دانشمندان تنها موفق شدند براي آن نامي كشف كنند نه چيزي بيشتر.

مشکل کجاست؟

در نسبيت فوتون داراي جرم حالت سکون صفر است و تنها در شرايط سرعت نور توليد مي شود اما نسبيت هيچ توضيحي در اين مورد ندارد که فوتون چگونه توليد مي شود و اجزاي تشکيل دهنده ي آن چيست؟ که موجب مي شود فوتون با سرعت نور حرکت کند؟ همچنين مکانيک کوانتوم نيز در اين مورد توضيحي ندارد. افزون بر آن طبق نظر ديراک فوتون يک نقطه ي مادي است که نمي توان ساختمان آن را مورد بررسي قرار دارد. اما شواهد تجربي بسياري وجود دارد که با فرض ديراک در مورد فوتون ناسازگار است.

بهمين دليل نظريه ريسمانها مطرح شد. نظريه ي ريسمانها نيز نسبت به ساختمان فوتون بي توجه است، در حاليکه نظريه سي. پي. اچ. براي اولين بار ساختمان فوتون را مورد بررسي قرار داد به همين دليل در ادامه با توجه به نظريه سي. پي. اچ. و ساختمان فوتون، بحث را ادامه مي دهم.

نظريه سي. پي. اچ و انتقال به قرمز

با در نظر گرفتن اينکه طبق نظريه سي. پي. اچ. انرژي فوتون ها تابع ذرات  زير كوانتومي به نام سي. پي. اچ. است، که در اين صورت خواهيم:

مقدار n بستگي به انرژي تابش دارد، چنانچه تابش  پر انرژي باشد فوتون هاي آن از تعداد سي. پي. اچ هاي بيشتري برخوردار است. بنابراين تراكم سي. پي. اچ ها در يك تابش مشخص كننده ي انرژي آن تابش است. اين ذرات بنا بر نظريه ي سي. پي. اچ هيچگاه نسبت به هيچ دستگاهي به حالت سکون در نمي آيند و داراي دو دو حرکت انتقالي و درواني (اسپين)  هستند و همراه فوتون با سرعت نور حركت مي كند، همچنين اسپين اين ذرات  ثابت نبوده و تحت شرايط محيطي تغير مي كند. سي پي اچ ها در يك فوتون بر اثر تداخل اسپيني (برخورد يا تماس با يکديگر) يکديگر را مي رانند و بصورت يک تابع احتمالي از ساختمان فوتون خارج مي شوند و در تابش ايجاد افت انرژي مي كنند. روند خروج سي پي اچ ها از تابش  با كم شدن چگالي  انها در فوتون كاهش مي يابد و نهايتا در طول موج مشخصي احتمال اين خروج به سمت صفر ميل مي کند

بعضي از عوامل مانند گرانش باعث تشديد خروج يا ورود سي. پي. اچ ها به ساختمان فوتون مي شود. خروج سي. پي. اچ. ها هنگام انقال به سرخ و ورود آنها هنگام انتقال به آبي صورت مي گيرد. با فرض اينکه يك فوتون از تعدادي سي. پي. اچ تشكيل شده كه اين سي. پي. اچ ها داراي اسپين  هستند و بر اثر تماس يکديگر را مي رانند،آنگاه مي توان پذيرفت که با افزايش چگالي سي. پي. اچ. در ساختمان فوتون، احتمال برخورد آنها نيز افزايش مي يابد و علاوه بر آن طي شدن مسافت طولاني توسط فوتون (و گذشت زمان) نيز احتمال خروج سي. پي. اچ. را افزايش مي دهد.

  فرض کنيم يک فوتون گاما از تعداد   n  سي. پي. اچ. تشکيل شده باشد که با طي کردن مسير  dl   در فضا يک عدد سي. پي. اچ. از آن خارج مي شود.  بنابراين براي فوتون دلخواه که از تعداد  n1    سي .پي. اچ. تشکيل شده است، احتمال خروج  P(exit) , cph سي. پي. اچ. از فوتون در فاصله ي dl  برابر خواهد شد با:

 آنگاه براي مسير دلخواه d خواهيم داشت:

دريك تابش  پر انرژي  مانند  پرتو گاما به علت بالا بودن چگالي سي پي اچ هاي موجود درفوتون هاي  آن نسبت به يك تابش با انرژي كمتر مانند تابش ماكروويو خروج سي پي اچ ها از شدت بيشتري برخوردار است زيرا تراكم سي پي اچ ها موجب افزايش تداخل اسپيني (برخورد) سي پي اچ ها شده و به دنبال آن احتمال خروج افزايش مي يابد. بر اساس اين ديدگاه يکي از دلايل قرمز گرايي خطوط طيفي ستار گان و كهكشان هاي دور دست ناشي از تحليل انرژي  نور ارسالي از آنها مي باشد كه با افزايش فاصله  اين تحليل انرژي نيز افزايش مي يابد و به دنبال آن طول موج تابش دريافت شده نسبت به طول موج اوليه بيشتر خواهد شد..بنابراين هرچه چشمه ي گسيل دهنده ي  تابش در فاصله ي دورتري از ما قرار داشته باشد احتمال خروج  سي پي. اچ. هاي بيشتري وجود خواهد داشت;

با اين  نگاه جديد به انتقال به قرمز طيف ستارگان و كهكشانها  از ديد سي. پي .اچ وجود مقوله ييچيده ي انرژي تاريك که هنوز توضيح قابل قبولي براي آن داده نشده، ديگر غير ضروري به نظر مي آيد و انتقال به قرمز را نمي توان تنها ناشي از انبساط جهان دانست. انبساطي که  به موجب آن  كهكشان ها با حجم عظيمي  از ماده  با سرعتي بسيار بالا در حال فرار هستند.

با توجه به فرض خروج سي پي اچ  است كه تابش زمينه به عنوان حالتي خاص از افزايش طول موج تابش هاي كيهاني مورد توجه قرار مي گيرد. نه بازمانده اي از انفجار بزرگ

بيگ بنگ يا مولتي بنگ؟

تحقيق از: علی قيصری

Ali.qeisari@gmail.com

     آيا امروز در شرايطي هستيم که بتوانيم وجود جهان هاي موازي را توضيح دهيم؟

آيا آيا  مي توانيم از تردد بين جهان ها سخن بگوييم؟

 امروزه مي توانيم با احتمال خوبي ازچگونگي بوجود آمدن جهان هاي موازي صحبت کنيم و شايد روزي بتوانيم  در مورد چگونگي سفر از جهاني به جهاني ديگر بحث کنيم و براي اين سفر که امروزه تخيلي به  نظر مي رسد،روشهاي عملي و فني دقيقي ارائه کنيم. اما قبل از ادامه ي کلام خود را ملزم مي دانم از تمام دانشمندان و فيزيكدانان بزرگ تاريخ كه انسان را از خلق و خوي خرافي اساطيري به يك انسان واقع‌گرا رساندند و زندگي خود را صرف شناساندن طبيعت به انسان نمودند، قدرداني کنم.

طبيعي است که روند تکامل دانش با پيگيري مداوم افرادي امکان پذير شد که مشتاقانه در پي کشف رموز طبيعت بودند تا پرده ي جهل را از روي پديده هاي فيزيکي کنار بزنند. در اين تلاش مداوم و طاقت فرسا، هر نگاه تازه اي به جهان از بصيرت گذشتگان ياري جست و بر دست آورد آنان افزود. مکانيک نيوتني بر انديشه هاي گاليله و کپلر استوار گشت و فضا-زمان انيشتين، قاون جهاني گرانش نيوتن را تکامل بخشيد. کارهاي فاراده و ارستد و آمپر در معادلات الکترومغناطيس ماکسول به ثمر نشست و ابهامات تابش جسم سياه به مکانيک کوانتومي انجاميد. تلاش ها و تجارب قرن بيستم زمينه ي انديشيدن به يکسان سازي نيروها را فراهم کرد و و انديشه ي ابر نيرو،فيزيکدانان را نسبت به لحظه ي آغاز جهان کنجکاو کرد.

امروزه پس از صدها سال تلاش به جايي رسيده ايم كه احساس مي کنيم به يک نظريه وحدت بخش بشدت نياز دازيم تا بتوانيم لحظه ي آغاز را توضيح دهيم. بر اساس چنين نيازي است که در طول و بويژه اواخر قرن بيستم، نظريه هاي زيبا و پيچيده و تقريباً موفقي نظير لوپ کوانتوم تئوري و ابر ريسمانها ارائه شدند. همه ي اين نظريه ها در صددند تا لحظه ي آغاز انفجار بزرگ (بيگ بنگ) و يکسان سازي نيروها Big Bang and Unification   را توضيح دهند. اما نگرش شهودي و ساده ي نظريه سي. پي. اچ. Theory of Creation Particle Higgs با مطرح کردن هم ارزي جرم، انرژي  و نيرو، باب جديدي براي انديشيدن به فيزيک جهان مي گشايد. نظريه سي. پي. اچ. علاوه بر توجيه خميدگي فضا  بر نظريه تورم مهر تاييد مي گذارد. و با رياضيات بسيار ساده،  ما را به درك شهودي از جهان و آنچه که بيگ بنگ مي ناميم رهنمون مي سازد

در نظريه سي. پي. اچ، انفجار بزرگ (بيگ بنگ)  بدين صورت بيان مي‌شود كه لحظه‌اي در يك سياه‌چاله مطلق، يك ميدان گرانش فوق العاده عظيم، تا آن حد چگالي گراويتون (1)  بالا مي‌رود كه ديگر فضايي براي حتي حركت دوراني (اسپين) آن وجود ندارد و در نتيجه با يک عکس العمل قوي، سي. پي. اچ. ها با سرعت بسيار بالا از مرکز ميدان گرانشي خارج مي شوند.( شکل 1)

شکل 1

سپس در بيرون انفجار با يکديگر ترکيب شده و بخشي از سرعت خطي آنها، به اسپين تبديل مي‌شود و هنگامي كه تعدادي سي. پي. اچ. در كنار يكديگر قرار گيرند، فوتون بوجود مي‌آيد (شكل 2) كه نتيجه آن توليد امواج الكترومغناظيسي يعني انتقال انرژي است. در نهايت با تبديل اين انرژي به ماده و پاد ماده، ذرات بنيادي توليد مي شوند و هسته‌ها و اتم‌ها بوجود مي‌آيند:

شکل 2

دو باره  به شكل 1 باز مي‌گرديم. همانطور كه در شكل مشخص شده چگالي سي. پي. اچ. بعد از انفجار بزرگ در نقاط مختلف يكسان نيست و اين موضوع باعث انحراف جهان از مختصات كروي مي‌شود. اما موضوع بحث درون آن حلقه ي بيضوي مي‌باشد. همانطور كه در شكل پيداست، پس از انفجار بزرگ كليه سي. پي. اچ. ها به سرعت از ميدان گرانش توليد شده از توسط خودشان خارج مي شوند. اما اتفاقي كه مي‌افتد تخليه كلي مركز گرانش از سي. پي. اچ. است كه منجر به از بين رفتن گرانش در نقطه‌اي از فضا مي‌شود كه اين موضوع با تعريف گرانش بوسيله نظريه سي. پي. اچ. که گرانش جريان دائمي ميان اجرام مي‌باشد و در همه جا وجود دارد، که منجر به ناتواني بشر در حذف نيروي گرانش و تأثير آن در آزمايش‌هاي عملي مي‌باشد، مغاير است. پس بايد تعدادي سي. پي. اچ. به مرکز گرانش باز گردند و ميدان گرانشي بوجود ‌آورند و موجب جذب اجرام بطرف يکديگر شوند.

در نظريه سي. پي. اچ. بعد از انفجار بزرگ و شکل گيري اجرام و فروريزش ستارگان بر اثر گرانش، در نقطه اي ديگر فضا مجدداً سياه چاله‌اي جديد بوجود مي‌آيد و با ادامه سقوط اجرام درون سياه چاله ي مذكور، چگالي سي. پي. اچ. ها افزايش يافته و دوباره يك سياه چاله مطلق شکل مي‌گيرد، هر چيزي را كه در حوزه گرانشي آن قرار داشته باشد مي‌بلعد. بدين ترتيب مجدداً چگالي سي. پي. اچ. ها در سياه چاله افزايش مي‌يابد و شرايط بحراني ايجاد مي گردد و انفجار بزرگ ديگري رخ مي دهد

حال اگر بدانيم در چه شرايطي و با چه چگالي از سي. پي. اچ. انفجار بزرگ رخ مي‌دهد مي‌توانيم لحظه تولد يك جهان جديد را تخمين بزنيم. پس با توضيح فوق مي‌توانيم نتيجه‌ بگيريم كه هر جهان، انفجار بزرگ (بيگ بنگ) مختص خود را دارد. حال اگر بپذيريم كه تعداد كل سي. پي. اچ. هاي هستي ثابت است و هيچ سي. پي. اچ. از بين نمي‌رود و متولد نمي‌شود، به اين نتيجه خواهيم رسيد كه انفجار بزرگ و تولد جهان‌ها تا بي نهايت نمي‌تواند ادامه پيدا كند چرا كه در لحظه‌اي چگالي باقي مانده در مركز هستي به حد انفجار بزرگ نمي‌رسد و ديگر جهاني متولد نمي‌شود

حال اگر به مطالب فوق نگاهي دوباره بيندازيم، متوجه مي‌شويم كه لحظه مشترك هر جهان، لحظه ي وجود يك سياه چاله مطلق آماده انفجار است. پس مي‌توان با بررسي سياه چاله‌ها راهي به جهان ديگر که قبل يا بعد از جهان خودمان متولد شده پيدا كنيم

حال سؤالي كه ما را به نظريه سياه چاله‌ها (سياه چاله‌اي در سياه چاله ديگر) رهنمون ساخته اين است آيا ما در يک سياه چاله قرار داريم؟

براي پاسخ به اين سؤال به نظريه تورم نگاهي مي‌اندازيم و نيز اينكه جهان ما با شتاب زيادي در حال انبساط است. تنها جرياني از گرانش ضعيف ميان اجرام بر قرار است. ديگر اينكه شعاع دوران رو به افزايش است، پس در ميدان گرانش جذبي يك سياه چاله قرار نداريم.

هدف از بيان اين بحث اين است که به اين نتيجه برسيم که دليل انبساط جهان علاوه بر حركت دوراني و خطي اجرام درون جهان و خميدگي فضا-زمان جهان ما به دليل وجود جهان هاي ديگر مجبور به انبساط است. و شايد آن انرژي را كه ما انرژي تاريك مي‌ناميم، امواج الكترومغناطيسي متولد شده از يك انفجار جديد باشد كه باعث اين انبساط مي‌شوند.

شکل 3

بدليل وجود نيروي گرانشي ميان جهاني با جهان ديگر مي‌توان سياه چاله‌ها رامركز نيروي گرانشي و دروازه ورود و خروج جهاني به جهان دگر فرض کرد.

در پايان به عقيدي نگارنده، اين هستي ناشي از يك انفجار بزرگ نمي‌باشد بلكه هر جهاني در اين هستي متولد يك انفجار است، و هر جهاني با توجه به سرعت خطي خاص خود كه ناشي از زمان تولد آن نسبت به ديگر جهانهااست زمان خاص خود را خواهد داشت و با چنين فرضي مي توان زمان خاص هر جهاني را و در نتيجه شتاب تورم خاص آن را بدست آورد و بدنبال نقاط مشترك آن با جهان خود باشيم تا بتوان از جهاني به جهاني ديگر رفت.

توضيح سي. پي. اچ.

ضمن تشکر از دوست عزيز آقاي علي قيصري لازم مي دانم متذکر شوم که گريز سي. پي. اچ. ها هنگام انفجار در تمام جهات صورت مي گيرد. بنابراين تعدادي از سي. پي. اچ. هاي لايه ي کناري سياه چاله ي مطلق بطرف مرکز جهت خواهند گرفت.

نکته ي ديگر اينکه زماني مي توانيم از مرکز هستي سخن بگوييم که جهان هستي محدود و ابعاد و مرزهاي آن براي ما شناخته شده باشد. همچنانکه نويسنده اظهار داشته جهان هاي موازي بسياري وجود دارد که ما از تعداد آنها بي اطلاع هستيم بنابراين در اين هستي که ابعادش نامتناهي است، نمي توان از مرکز هستي سخن گفت

نگاهی به تعريف يک کوانتوم گرانش

تحقيق از: محمد رضا عظيمی

pixycrazy@yahoo.com

يکی از بزرگترين مشکلات فيزيک معاصر گرانش است. مشکل در اين است که چونه می توان آن را توجيه کرد که هم فضا-زمان خميده نسبيت عام را توجيه کنيم و هم با مکانيک کوانتوم سازگار باشد؟

در نسبيت عام فضا-زمان پيوسته است که با نگرش گسستگی مکانيک کوانتوم نامانوس است. به همين دليل تلاش زيادی برای سازگار کردن این دو نظريه بزرگ فيزيک مدرن انجام شده و نظريه های متفاوتی از جمله نظريه ريسمانها مطرح شده تا نسبيت و مکانيک کوانتوم را با يکديگر ترکيب کند. شالوده ی این گونه نظريه ها بر اساس کوانتومی بودن گرانش شکل گرفته اند.  يکی ديگر از اين نظيه ها نظريه سی. پی. اچ. است. در اينجا تلاش می شود که يک کوانتوم گرانش را تعريف کنم. می دانيم که:

F=dp/dt   

اين تعريف قبول دارد که جرم تغيير پذير است. چون:

d(mv)/dt= (v.dm/dt)+(m.dv/dt) 

که در حال خاص يعنی در سرعت های پايين در مقايسه با سرعت نور به حالت کلاسيکی F=ma تبديل می شود. حال اجازه دهيد رابطه:

d(mv)/dt= (v.dm/dt)+(m.dv/dt) 

را با نگرش کوانتومی بررسی کنيم.  کمترين زمان قابل تصور، زمان پلانک است که برابر است با T_planck=5.39x10^-44 sec

حال در رابطه ی (1) فرض کنيم dt=T_planck که آن را با T_p  نشان می دهيم. از طرفی در مکانيک کوانتوم اندازه حرکت کوانتيده است، پس تغييرات آن را نيز کوانتيده در نظر می گيريم. پس dp   يعنی يک کوانتم اندازه حرکت که آن را با P_q  نشان می دهيم. و اگر يک کوانتوم نيروی گرانش را نيز  با F_g  نشان ده دهيم برای تعريف يک کوانتوم گرانش يا همان گراويتون خواهيم داشت:

F_g.T_p=p_q , F_g= p_q/T_p

و بدينوسيله يک کوانتوم نيروی گرانش يا همان گراويتون تعريف می شود.