فضا – گرانش زمان

Abstract

فضــا و زمــان، از دیــدگاه نیوتــن بــه عنــوان دو مفهــوم مجــزا و مطلــق در نظــر گرفتــه می شــد و گرانــش نیــز بــه عنــوان نیرویــی تعریــف شــده بــود کــه متناســب بــا میــزان جــرمِ دو جســم و فاصلــۀ آنهــا از یکدیگــر تغییــر می کنــد. امــا هرمــان مینکوفســکی بــا اســتفاده از نظریــۀ نســبیت انیشــتین، یــک تفســیر هندســی از نســبیت خــاص ارائــه داد کــه زمــان و ســه بُعــد فضــا را در یــک مــدل چهــار بُعــدیِ واحــد کــه اکنــون بــه عنــوان فضــای مینکوفســکی شــناخته می شــود ادغــام کــرد. گرانــش نیــز در نظریــۀ نســبیت عــام، بــه عنــوان تابعــی هندســی و پیامــدی از انحنــای فضا-زمــان تعریــف شــد کــه خــود ایــن انحنــا از توزیــع نامتــوازن جــرم و انــرژی منتــج می گــردد. از تبعــات مهــم نظریــۀ نســبیت عــام، ایــن اســت کــه آنچــه منجــر بــه گــردش اجــرام ســماوی حــول ســایر اجــرام در مدارهــای منحنــی می شــود، نیرویــی موســوم بــه گرانــش نیســت، بلکــه اجــرام در فضا-زمــان خمیــده کــه گرانــش هــم پیامــدی از آن خمــش اســت، صرفــاً نزدیکتریــن جســم نســبت بــه خــود را دنبــال می کننــد کــه ایــن حرکــت، در مســیری مســتقیم بــه نــام ژئودزیــک صــورت می گیــرد. از طرفــی برخــلاف دیــدگاه نیوتــن، در نظریــۀ نســبیت نشــان داده می شــود کــه ســرعت انتقــال گرانــش بــه ســرعت نــور محــدود می شــود کــه از دیــدگاه فیزیــک مــدرن، ایــن انتقــال توســط ذرات فرضــی بــه نــام گرویتــون صــورت می گیــرد. از پیش بینی هــای دیگــر ایــن نظریــه، چــاه پتانســیل گرانشــی اســت کــه افزایــش یــا کاهــش فرکانــس نــورِ در حــالِ ســقوط یــا فــرار از آن چــاه، بــه خاطــر خمــش فضا-زمانــی اســت کــه توســط جســمِ ثقیــل ایجــاد شــده اســت. اتســاع زمــان نیــز در نزدیکــی یــک جســمِ پرجــرم، پدیــده ای اســت کــه بــه دلیــل میــدان گرانشــی قــوی آن رخ می دهــد. در ایــن راســتا، نســبیت خــاصِ انیشــتین نیــز نظریــه ای اســت کــه توضیــح می دهــد چگونــه قوانیــن فیزیــک بــرای همــۀ ناظرانــی کــه در حــال حرکــتِ یکنواخــت هســتند، یکســان بــوده و چگونــه ســرعت نــور در محیــط خــلاء ثابــت می باشــد. یکــی از پیامدهــای ایــن نظریــه ایــن اســت کــه جــرم و انــرژی، معــادل و هــم ارز در نظــر گرفتــه می شــوند و می تــوان آن هــا را مطابــق معادلــۀ معــروف E=mc2 بــه یکدیگــر تبدیــل کــرد. امــا در نظریــات کیهان شناســی شــعوری، فضــا بــه صــورت توری هــای مجــزا بــه عنــوان اصــل در کیهــان و زمــان بــه عنــوان یــک نیــروی آنتروپیایــی کــه در جهــت عکــس گرانــش بــرای اضمحــلال اجرامــی کــه عامــل انقبــاض فضــا شــده اســت معرفــی می شــوند. بــه عبارتــی نیــروی آنتروپیایــی زمــان، منتــج از جــرم بــرای رهایــی فضــا از اســترس اســت، نــه بــه عنــوان بُعــد چهارمــی کــه عمــود بــر ابعــاد فضاســت. همچنیــن ایــن دیــدگاه ویســکوزیته های متفاوتــی بــرای فضــای پیرامــون اجــرام در نظــر می گیــرد و گرانــش را نیــز بــه عنــوان یــک نیــرو، معــادل ویســکوزیتۀ فضــا بــه جــای هندســۀ خمیــده در نســبیت معرفــی می کنــد و عملکــرد ایــن نیــرو را نیــز بــه ســاختار توری هــای فضــا نســبت می دهــد؛ درنتیجــه انتقــال بــه ســرخ یــا آبــی گرانشــی حاصــل ویســکوزیتۀ فضــا اســت. ایــن دیــدگاه بیــان می کنــد کــه بــا ورود نــور بــه درون ســیاهچاله ها بــه خاطــر رزنانــس انرژیایــی مــوج در طــی انتقــال بــه ســیاه گرانشــی، اصــل هــم ارزی مــاده و انــرژی نقــض می شــود. بــه عبارتــی ســیاهچاله ها کارخانــۀ تولیــد مــاده می باشــند. ازطرفــی ایــن اصــل و پایســتگی مــاده و انــرژی در ســیاهچالۀ کیهانــی کــه آغــاز کیهــان اســت و یــا بعــد از واگــرد نهایــی فضــا نیــز صــادق نیســتند.