Scientific Information

زندگي تكثير ثروتی است كه نامش محبت است

ابهام در تئوری تابش هاوکینگ
ساعت ٢:۳٩ ‎ب.ظ روز یکشنبه ۱٢ اردیبهشت ۱۳۸٩  

در ساده‌ترین توضیح ، طبق تابش هاوکینگ انرژی تولید شده در خلاء در افق رویداد سیاه‌چاله‌ها که نتیجه اصل عدم قطعیت است ، موجب تولید ذرات و پاد ذرات می‌شود . یکی از این ذرات به داخل سیاه‌چاله سقوط می‌کند و دیگری قبل از آنکه توسط سیاه‌چاله جذب شود ، فرار میکند در نتیجه این فرایند ، مشاهده میشود که سیاه‌چاله در حال تابش ذرات است . به بیان دیگر میتوان چنین استنباط نمود که در خارج سیاه‌چاله یک زوج ( مثلا الکترون - پوزیترون ) تولید می‌شود ، پوزیترون به درون سیاه‌چاله سقوط میکند و معادل جرم خود از سیاه چاله را نابود و در کل تبدیل به انرژی میشوند و دومی ( الکترون ) می‌گریزد . و یا اینکه در افق رویداد یک سیاه چاله دو ذره پدیدار میشود که یکی دارای انرژی مثبت بوده و دیگری دارای انرژی منفی است . آنکه دارای انرژی مثبت است فرار کرده و آنکه دارای انرژی منفی است جذب سیاه چاله میشود و به اندازه جرم خود از انرژی مثبت سیاه چاله می کاهد تا در نهایت سیاه چاله به مرور زمان تبخیر و به علت کاهش جرم نتواند تعادل خود را حفظ کرده و با انفجاری مهیب متلاشی شود .

 

 

ایرادهای این نظریه چیست ؟

1- همانطور که میدانیم این نظریه و بسیاری از نظریات دیگر بر پایه بعضی از اصول و مفاهیم نسبیت و معادلات دیراک بنا شده‌اند . با در نظر گرفتن اینکه این دو ذره یکی ماده و دیگری پاد ماده باشد ، درست است که مقداری از جرم سیاه‌چاله طی این فرایند نابود میشود ولی انرژی فرایند نمی‌تواند از میدان گرانشی سیاه‌چاله بگریزد و مجبور است که در آن محبوس شود و چون جرم با انرژی هم ارز است ، پس کاهشی در جرم کلی سیاه‌چاله مشهود نخواهد بود ، بلکه برعکس به دلیل ورود پاد ماده خارجی که معادل ماده جرم دارد و افزایش انرژی همواره جرم سیاه چاله رو به فزونی خواهد گذاشت ، برای اینکه وجود ذرات با جرم و انرژی منفی پیشگویی معادلات دیراک بود که فقط در قسمت وجود ذرات با بار قرینه ( پاد ) برای ذرات با بار الکتریکی درست از آب در‌آمد و تا به امروز چیزی به نام ذرات با جرم و انرژی مطلق منفی توجیه علمی و فیزیکی ( آزمایشگاهی ) پیدا نکرده است . وجود ذرات با جرم و انرژی مطلق منفی ، نگرشی انتزاعی به عالم فیزیک است که از استنباط نادرست ما نسبت به معادلات فیزیکی ناشی میشود و به احتمال خیلی زیاد حقیقت فیزیکی ندارند . در مورد جرم منفی چنین استنباط میشود که اگر میدان گرانش جرمی وارونه یعنی منفی شود ، جرم آن نیز منفی به نظر خواهد رسید آنهم نه به صورت مطلق بلکه در ظاهر ( مبحث ساختار فیزیکی و تکنولوژی پرواز بشقاب پرنده‌ها ) و در مورد انرژی منفی : انرژی ذاتا کمیتی مثبت است و ما از انرژی منفی به صورت کسر و یا فقدان مقداری انرژی مثبت در یک سیستم بهره می‌جوییم .

2- همانطور که در مبحث ( وارونگی میادین الکتریکی ، توجیهی جدید برای تولید زوج ماده - پاد ماده . بر خلاف انتظار ما ، ماده - پاد ماده یکدیگر را نابود نمی‌کنند  ) توضیح داده شد ؛ ماده - پاد ماده همدیگر را نابود نمی‌کنند بلکه پاد ماده بعد از برطرف شدن وارونگی میدانش ، مجددا به ماده تبدیل شده و در نهایت زوج ماده - ماده تشکیل میشود . پس میتوان نتیجه گرفت که در این صورت نه تنها از جرم سیاه چاله کاسته نخواهد شد بلکه همواره به جرم آن نیز افزوده میشود . از طرفی :

 

 

E انرژی کل ذره ، P تکانه ، C سرعت نور و m0  جرم سکون ذره میباشد و نکته بسیار جالب اینکه  پاد ذرات همگی انرژی دارند و این انرژی هم مثبت اندازه گیری شده است ، پس پاد ذرات نمی‌توانند در این معادله با انرژی منفی مطرح شوند زیرا فقط علامت الکتریکی آنها قرینه است . اینک این سوال مطرح میشود که تعریف درست انرژی منفی چیست ؟

همانطور که میدانیم طبق تعریف ، انرژی حاصل ضرب نیرو در مسافت است که واحد آن نیوتن متر یا همان ژول است:

 

E=F.d

 

E انرژی بر حسب ژول ، F نیرو بر حسب نیوتن و d مسافت بر حسب متر است  . همانطور که می‌دانیم نیرو یک کمیت برداری است و مسافت یک کمیت جبری در دستگاه مختصات است که هر دو را میتوان منفی در نظر گرفت . نیروی منفی یعنی برداری که 180 درجه نسبت به حالت قبلی چرخش کرده باشد و طول منفی یعنی جهت حرکت روی دستگاه مختصات را معکوس کرده باشیم :

 

-E=-F.d

-E=F.-d

E=-F.-d

 

پس تعریف درست انرژی چنین خواهد بود که اگر نیرو در جهت بردار خود انتقال یابد ، انرژی مثبت است ولی اگر خلاف جهت بردار خود انتقال یابد انرژی منفی خواهد بود .

 

در نتیجه با توجه به درک مفاهیم ریاضی فوق ، تصور و قبول وجود ذراتی با انرژی منفی که بتوانند ذرات با انرژی مثبت را نابود و انرژی و جرمشان را محو کنند غیر ممکن خواهد بود و بدنبال آن نظریه هاوکینگ نیز در مورد تبخیر سیاه چاله ها منتفی میشود . بلکه واقعیت امر این است که جهت میدان و اعمال نیروی میدان در پاد ذرات معکوس و وارونه میشود .

 

 

3 - اما ایراد بسیار مهم اینکه همانطور که در مبحث ( توجیه خصوصیات و رفتارهای عجیب و دوگانه سیاه چاله‌ها و ستارگان نوترونی ) توضیح داده شد ، بعلت سرعت زاویه‌ای ( دوران ) این اجرام ، شکل آنها کاملا به صورت کره نیست و چیزی شبیه تورس است . به علت وجود و حضور پروتونها در بدنه این سیاه‌چاله‌ها ، این اجرام به شدت باردار بوده و بار الکتریکی آنها از نوع مثبت است . چون این اجرام سماوی نیز اسپین دارند پس میادین گرانشی و الکتریکی پیرامون آنها دوران پیدا کرده و ساختار کلی یک جرم نوترونی به صورت زیر خواهد بود:

 

 

 

 

شکل فوق نمای پرسپکتیو جرم دوار نوترونی را نشان میدهد ، مارپیچ‌های بنفش رنگ که جهت تاب خوردن آنها هم جهت با دوران میدان الکتریکی است ، مسیر ورود ( سقوط ) ذرات باردار منفی به داخل جرم نوترونی و همچنین خروج ( پرتاب ) ذرات باردار مثبت را نشان میدهد ، برای اینکه ما به صورت قراردادی امتداد نیروها و یا بردارهای میدان الکتریکی مثبت را از داخل به خارج میدان در نظر می‌گیریم . برای واضح بودن رسم ، فقط یک سطح از سه میدان گرانشی ، الکتریکی و مغناطیسی رسم شده است و میتوانیم شکل فوق را در تمامی ابعاد توسعه دهیم . در حقیقت چنین به نظر میرسد که یک جرم نوترونی باردار دوار برای ذرات باردار همانند یک شتاب دهنده فوق‌العاده قوی نجومی عمل میکند و یک ابر جت مکش و پرتاب ذرات باردار در فضاست ، ولی یک جرم نوترونی برای نوترونها صرفا جذب کننده به نظر میرسد ، و علت آن این است که قدرت میدان الکتریکی و مغناطیسی یک جرم نوترونی باردار به مراتب بیشتر از قدرت میدان گرانشی آن است و در این حالت بخصوص ، گرانش جرم نوترونی نمی‌تواند آنچنان بر ذرات باردار تاثیر گذار باشد ، بلکه در نهایت این میدان الکترومغناطیسی جرم نوترونی است که میتواند برای ذرات باردار تاثیر گذار و تصمیم گیرنده باشد . یک جرم نوترونی دوار ، همچون شتاب دهنده مغناطیسی ( مداری یا چرخشی )  به ذرات باردار انرژی و شتاب می‌دهد .

 

" ناسا با همکاری جمعی از دانشمندان ایتالیایی با استفاده از داده‌های ارسالی  فضا پیمای "سویفت" برای اولین بار توانست  نوع موادی که از سیاه چاله‌ها به خارج از آن پرتاب می شوند را مشخص  کند . مواد موجود در این فورانهای سیاه چاله‌ای عموما در کوازارها و سایر اجرام سماوی نیز دیده می شوند . این مواد اغلب با سرعت نور به خارج پرتاب می شوند . این تیم تحقیقاتی موفق به گشودن معمایی شده است که پیشینه آن به دهه هفتاد میلادی  بر می گردد .

فورانهای مواد سیاه چاله‌ای عموما مرزهای کهکشانها را برای صدها هزار سال نوری در می نوردند . دانشمندان اکنون همگی بر این ایده اتفاق نظر دارند که مواد فورانی یا باید از الکترون و پوزیترون تشکیل شده باشند و یا از الکترون و پروتون . البته اطلاعات حاصله از فضا پیمای "سویفت" شواهدی دال بر وجود پروتون در این مواد را دارد . این تیم در مسیر تحقیقات خود به فوتونهایی برخورد کرده است که پس از رسیدن  به حداکثر10 keV دچار افت انرژی می شوند این همان فوتونهای اشعه ایکس است که تا 10 keV  به اوج انرژی خود می رسند و سپس افت می کنند . این کشف وجود زوجهای الکترون - پوزیترون را رد می کند ."

 

اطلاعات حاصله از فضا پیمای "سویفت" کاملا درست است و توجیه نظری دارد ، اجرام نوترونی ، پروتونها ( ذرات مثبت ) را پرتاب و دفع ولی الکترونها ( ذرات منفی ) را جذب می کنند و علت آن در بالا و مبحث مورد نظر کاملا توضیح داده شده است ، پس طبق تئوری تابش هاوکینگ اگر در افق رویداد یک سیاه چاله ذرات و پاد ذرات ( الکترونها و پوزیترونها و ... ) تولید شوند ، الکترون به داخل سیاه‌چاله مکیده شده و بعد از ترکیب با پروتون تبدیل به نوترون میشوند و بر جرم سیاه چاله افزوده میشود و پوزیترون در کنار پروتونهای مثبت به بیرون سیاه چاله پرتاب میشود برای اینکه پوزیترون همانند پروتون بار مثبت دارد و هر چند که پوزیترونی در این تابشها مشاهده نشده است و میتوان به این نتیجه کلی رسید که در افق رویداد سیاه چاله‌ها اصلا  ذرات و پاد ذرات تولید نمی‌شوند . با توجه به اینکه این تیم در مسیر تحقیقات خود به فوتونهایی برخورد کرده است که پس از رسیدن  به حداکثر10 keV دچار افت انرژی می شوند و این همان فوتونهای اشعه ایکس است که تا 10 keV  به اوج انرژی خود می رسند و سپس افت می کنند . این کشف وجود زوجهای الکترون - پوزیترون را رد می کند برای اینکه طبق تعاریف فعلی تولید و واپاشی زوج الکترون - پوزیترون طبق اصول بقای انرژی نسبیتی کل ، بقای اندازه حرکت و بقای بار الکتریکی  توام با جذب یا انتشار اشعه گاما با انرژی معادل و بیشتر از 1.02Mev صورت می‌گیرد و اصولا تابش گاما در پیرامون سیاه چاله‌ها به طور دائمی و پیوسته دیده نمیشود ، بلکه پرتوهای گاما به صورت نادر و لحظه‌ای ثبت شده‌اند ، آنهم به علت انفجار یک ستاره و تبدیل آن به سیاه‌چاله و یا ورود حجم قابل توجهی از مواد به داخل یک سیاه چاله . از همه مهمتر تا کنون این پرتوهای پیش‌بینی شده نظریه هاوکینگ پیرامون سیاه‌چاله‌ها کشف نشده‌اند و نمی‌توان مدرکی برای تایید این تئوری ارایه نمود ، بلکه مشاهدات بیشتر در رد این نظریه است ، برای اینکه پیرامون یک جرم نوترونی ، میدان الکترومغناطیسی و گرانشی فوق‌العاده قوی حاکم شده است که میتوانیم به راحتی از انرژی نوسان خلاء یا انرژی نقطه صفر صرف نظر کرده و حتی آن را از یاد به بریم برای اینکه چگالی این انرژی در مقابل شدت میدان گرانشی و الکترومغناطیس سیاه چاله همانند هیچ در مقابل بینهایت است . با فرض اینکه طبق این نظریه در افق رویداد یک سیاه چاله زوج پروتون - پاد پروتون هم تولید شوند و پروتون توسط سیاه چاله به بیرون پرتاب شده و پاد پروتون به داخل سیاه چاله جذب شود ، بعد از مدت کوتاهی وارونگی میدان پاد پروتون برطرف شده و آن نیز به شدت به طرف بیرون رانده و پرتاب خواهد شد ، یعنی همان چیزی که فضا پیمای سویفت دریافت کرده است و اگر اینگونه هم نباشد به علت نیروی جاذبه گرانشی شدید به جمع پروتونهای بدنه سیاه چاله ملحق خواهد شد . تابش امواج الکترومغناطیس پر انرژی در پیرامون یک سیاه چاله دو علت شناخته شده دارد:

1- دیسک تجمعی که در مبحث توجیه خصوصیات و رفتارهای عجیب و دوگانه سیاه چاله‌ها و ستارگان نوترونی توضیح داده شد 

2 - تراکم گازها که در این حالت گازهای رقیق در هنگام سقوط به مرکز جاذبه یک جرم نوترونی به شدت متراکم و داغ میشوند که حرارت آنها تحت این فشار گرانشی به چندین میلیون درجه میرسد که در محدوده اشعه ایکس بسته به حرارت خود تابش یا تشعشع خواهند داشت که توسط تلسکوپهای اشعه ایکس قابل شناسایی هستند و البته این امواج در خارج از افق رویداد تولید و منتشر میشوند .

 

 

عکس فوق یک ابر نو اختر بعد از انفجار و تبدیل شدن به ستاره نوترونی را نشان می‌دهد که در حال بلعیدن گازهای پیرامون خود میباشد .

 


نحوه استفاده از نقشه ستارگان
ساعت ۱٢:۳۱ ‎ب.ظ روز پنجشنبه ٩ اردیبهشت ۱۳۸٩  

نگاه اجمالی

ستارگانی که با چشم غیر مصلح می‌توان دید روشناییهای متفاوتی دارند. روشنایی ستارگان را با قدر می‌سنجند. قدر روشنترین ستارگان با عدد کوچک و قدر کم نورترین آنها با عدد بزرگ نشان داده می‌شود. روشنترین ستارگان آسمان شب ، از قدر صفر یا اول هستند.کم نورترین ستاره‌ای را که می‌توانید در یک شب تاریک و بی مهتاب ببینید، از قدر ششم است. در این نقشه‌ها تنها سه نماد برای نشان دادن ستارگان پرنور ، متوسط و کم نور مورد استفاده قرار گرفته است.



تصویر


ستارگان دب اکبر





تشخیص ستارگان کم نور

ستارگان کم نور فقط هنگامی قابل تشخیص‌اند که آسمان واقعا تاریک باشد. جو زمین با دریافت و بخش نورهایی که به آن می‌رسد سبب می‌شود که زمینه آسمان شب ضعیفی بدست آورد. به سبب روشنایی خیابانها و خانه‌ها ، در شهر یا حومه آن ، آسمان هیچ وقت بطور کامل تاریک نمی‌شود. از این تشخیص عده‌ای از صور فلکی روشنتر امکان پذیر است. با طلوع ماه ، بویژه هنگام بدر ، آسمان شب چنان روشن می‌شود که عده ستارگان قابل روئیت از عده انگشتان دست تجاوز نمی‌کند.

نحوه استفاده از نقشه ستارگان

از روی نقشه‌ها و اطلسهای ستارگان چاپ شده می‌توان برخی از صورتهای فلکی نیمکره شمالی را یافت. آن صورتهای فلکی ستارگان کم نوری دارند، حذف شده‌اند تا استفاده از نقشه‌ها آسانتر شود. برای کار ، مجموعه‌ای از چند نقشه لازم است. چرا که منظره آسمان ساعت به ساعت و نیز در طی تمام سال تغییر می‌کند. این نقشه‌ها از دو نیم دایره تشکیل شده‌اند. که یکی شمال و دیگری جنوب را نشان می‌دهد. نخست آن نقشه را انتخاب کنید. تاریخهای زیر آن به تاریخ مشاهده شما نزدیکتر باشد. حال اگر رو به شمال بایستید، نقشه شمالی روشنترین ستارگان رو در روی شما را نشان خواهد داد و اگر رو به جنوب کنید، نقشه دیگر ستارگان قابل مشاهده را مشخص خواهد کرد.



تصویر


شکل نقشه ستارگان

با استفاده از این نقشه‌ها مشکل بتوان ستارگانی را یافت که مستقیما در بالای سر هستند. ولی اگر در وهله اول صورتهای فلکی آسانتر را یاد بگیرد، بعدا می‌توانید از نقشه‌ها بسیار دقیق استفاده کنید و ستارگان کم نورتر را بیابید. روش بهتر این است که به مطالعه صورتهای فلکی می‌پردازید. اول آنهایی را بیابید که از قبل می‌شناختید. سپس صورتهای جدید را جستجو کنید. با این روش می‌توانید به زودی در شناخت آسمان و یافتن ستارگان و صورتهای فلکی مهارت کسب کنید.