انواع جهان های موازی
دانشمندان تاكنون چهار نوع جهان موازي متفاوت را تشريح كرده اند. هم اكنون پرسش كليدي وجود يا عدم جهان چند گانه نيست ، بلكه سوال بر سر تعداد سطوحي است كه چنين جهان مي توان داشته باشد.
يكي از نتايج متعدد مشاهدات كيهان شناسي اخير اين بوده است كه جهان هاي موازي ديگر مفهومي خيالپردازانه و انتزاعي صرف نيست. به نظر مي رسد كه اندازه فضا بينهايت است. اگر اين گونه باشد، بالاخره در جايي از اين فضا هر چيزي كه امكان پذير باشد واقعيت خواهد يافت. اصلاً مهم نيست كه امكان پذيري آن تا چه حد نامتحمل است.
فراسوي محدوده ديد تلسكوپ هاي ما ، نواحي ديگري از فضا كاملا شبيه آنچه كه پيرامون ماست وجود دارند آن نواحي يكي از انواع جهان هاي موازي هستند. دانشمندان حتي مي توانند محاسبه كنند كه اين جهان ها بطور متوسط چقدر با ما فاصله دارند و مهم تر از همه اينكه تمامي اينها فيزيك حقيقي و واقعي است
زماني كه كيهان شناسان با نظرياتي روبرو مي شوند كه از استحكام لازم برخوردار نيستند، نتيجه مي گيرند كه جهان هاي ديگر مي توانند ويژگيها و قوانين فيزيكي كاملا متفاوتي داشته باشند. وجود اين جهان ها بسياري از جنبه هاي پرسش بنيادي در خصوص ماهيت زمان و قابل درك بودن جهان فيزيكي را پاسخ داد.
همان طور که از گذشته می دانیم انقباض طول به نتیجهٔ اندازه گیری یک جسم در دو چارچوب مختلف اشاره دارد ، اگر در چارچوب مرجع ثابت طول اندازه گیری شده باشد ، در چارچوب دیگری که نسبت به چارچوب مرجع اولیه حرکت دارد طول منقبض شده به نظر می‌رسد ، و یا به عبارتی دیگر حرکت جسم در طول حرکت نسبی اش منقبض شده به نظر می‌رسد .
تاخیر زمانی نیز به این واقعیت مهم اشاره دارد که زمان بین رویدادهائی که در موقعیت های یکسان از چارچوب اندازه گیری ثابت هستند کوتاهتر از زمانی است که به وسیله یک ناظر در چارچوب متحرک با سرعت Vاندازه گیری می‌شود ، به عبارتی دیگر این طور گفته می‌شود که به نظر می‌رسد ساعتها کندتر کار می‌کنند .
در اصل یکی از مهمترین این نتیجه‌ها نسبی بودن همزمانی است که می‌توان گفت این مطلب تعبیر دیگری از تاخیر زمانی است و به این صورت توضیح داده می‌شود که اگرچه ممکن است از دید یک ناظر در یک چارچوب مرجع دو رویداد در دو مکان متفاوت کاملاً همزمان باشند اما از دید ناظر دیگر که در چارچوب مرجع دیگری قرار گرفته است این اندازه گیری به صورت همزمان نیست و این طور بیان می کنیم که همزمانی نیز یک مفهوم نسبی است .
از آنجا که انقباض طول و تاخیر زمانی از مهمترین مسائل در فیزیک نسبیت هستند به تفسیر و حل یکی از مهمترین مسائل در این مورد می پردازیم :
مساله از این قرار است : قهرمان پرش با نیزه‌ای را تصور می کنیم ،( به خاطر داشته باشیم که یکی از مهمترین مسائل در پرش با نیزه ، طول خود نیزه می‌باشد ) قهرمان را A می نامیم ، او طول نیزه خود را lo اندازه می‌گیرد که ما این طول را طول اولیه یا طول صحیح نیزه می نامیم و توجه می کنیم که A با سرعت نسبی V در حال حرکت است . حال اگر ما یک فرد تماشاچی را در جایگاه در نظر بگیریم و او را B بنامیم و از او بخواهیم در دستگاهی که وی قرار دارد طول میله را اندازه بگیرد ، Bبا توجه به اینکه می بیند قهرمان با سرعت بسیار زیاد می دود به گونه‌ای که برای وی سرعت نسبی در نظر می‌گیرد ، این طول را l اندازه خواهد گرفت که پس از مقایسه مشاهده خواهیم کرد که l از دید B کوچکتر از loاز دید Aاست.
l < lo
در حقیقت اگر فرض کنیم که میله دوم قهرمان( که همانند میله اول است) در کنار تماشاچی افتاده است تماشاچی طول این میله را بزرگتر از طول میله‌ای که در دست A است اندازه گیری می‌کند ، بنابراین B تصمیم می‌گیرد این مطلب را به کمیته فنی مسابقات اعلام کند و آنها هم این مطلب را به A ارجاع می‌دهند و مباحثه سختی بین A وB در می‌گیرد ، A از B می خواهد که این مساله را به وی اثبات کند .
برای اثبات این مدعی تماشاچی در صدد ساختن اتاقکی به طول l که کوتاهتر از lo بوده و وی اندازه گرفته بود بر می‌آید . او برای این اتاقک از پشت و جلو درب می سازد و از A میخواهد که با میله کوتاه شده‌ای که در دست دارد با سرعت به داخل این ساختمان داخل شود B هر دو درب را می‌بندد در حالیکه میله A کاملاً در داخل اتاقک قرار گرفته است ( البتّه تاکید کنیم که این مساله به خاطر سرعت قهرمان A که از یک طرف داخل و از طرف دیگر خارج می‌شود فقط برای یک لحظه است) اما در هر حال تماشاچی ادعای خود مبنی بر اینکه طول میله کوتاه شده است را ثابت کرده است.
به نظر شما آیا B درست می‌گوید؟
A این نظریه را باز هم قبول نمی‌کند و به B می‌گوید موقعی که میله من از درب جلو وارد انبار شده شما درب پشتی را بسته اید ، پس همواره میله من بلندتر خواهد بود.
از آنجائی که یکی از معروفترین آزمایشها در این گونه مسائل استفاده از لامپ های فلش زن است،
B در فکر ترتیب آزمایشی دیگر به این ترتیب بر می‌آید:
B می‌گوید که برای بر طرف شدن این فکر این بار از چراغ های فلش زن استفاده کنیم . طرز کار این چراغ ها به این صورت است که با بسته شدن درب ها این چراغ ها که بر روی درب های جلو و عقب نصب شده است ، روشن می‌شود . با این توضیحات B از A می خواهد که بار دیگر با سرعت وارد اتاقک شود تا هر دو نتیجه مشاهدات خود را گزارش کنند .
B این طور گزارش می‌کند :
هر دو چراغ فلش زن رو به درب های جلوئی و پشتی همزمان با هم روشن می‌شوند و نتیجه این که طول میله کوتاه شده است .
و اما آنچه A گزارش می‌کند به ترتیب زیر است :
هنگامی که میله من از درب جلو وارد انبار شده چراغی که روی درب پشتی نصب شده بود زودتر روشن شد .
به نظر شما این اختلاف نظرها از کجا ناشی می‌شود ؟ به عبارت دیگر آیا یکی از این دو نفر اشتباه می‌کنند ؟ و کدام یک ؟
بیائید این موضوع را بیشتر تفسیر کنیم :
گفته تماشا چی (B) صحت دارد زیرا او این دو رویداد را کاملاً همزمان مشاهده می‌کند ، در عین حال گفته قهرمان A هم صحیح است ، به این علت که در چارچوب اندازه گیری وی که در حال حرکت با سرعت نسبی V است همزمانی مفهومی نسبی پیدا می‌کند .
شاید بزرگترین اشتباهی که ما در مسائل نسبیت می کنیم عدم توجه به مسائلی از قبیل نسبی بودن سرعت ، نسبی بودن همزمانی و ... است . در حقیقت اگر بخواهیم از تعریف انقباض طول هم استفاده کنیم ، می بینیم ناظری که در حال حرکت با سرعت نسبی V نسبت به ناظر در دستگاه دیگراست ، امّا در دستگاه خود حرکتش نسبت به میله با سرعت نسبی همراه نیست با توجه به مساله تاخیر زمانی طول میله را بزرگتر از ناظر در دستگاه دیگر می بیند . یکی از بهترین نمایش های کلی برای مسائل نسبیت ، رسم نمودار مکان- زمان می‌باشد . که در زیر این نمودار را برای هر دو ناظر رسم می کنیم :
در این نمودار خطوط نقطه چین نمایش گر دید ناظرهاست هنگامی که از لامپهای فلش زن استفاده شد ، خطوط کم رنگ نمایش گر دید ناظرهاست هنگامی که قهرمان با سرعت داخل اطاقک ساخته شده شد و خطوط پررنگ نمایش گر دید ناظرها در لحظه اول می‌باشد .
فرض کنید جسم ساکنی بر روی یک سطح افقی بدون اصطکاک قرار دارد. برای اینکه جسم را از محل خود حرکت دهیم باید بر آن نیرو وارد کنیم. در این حالت اصطلاحا گفته می‌شود که جسم لخت است و میخواهد در حالت سکون باقی بماند، یا اگر در حال حرکت است می‌کوشد این حالت را حفظ کند. در واقع در اینجا ، جرم جسم است که ایجاب می‌کند برای تغییر دادن حرکت آن باید نیرو اعمال شود. به بیان دیگر وزن اجسام در یک نقطه از سطح زمین دقیقا با جرم لختی آنها متناسب است.
دقيق ترين ژيروسكوپ جهان براي آزمايش تئوري اينشتين آماده شده است. يك فضاپيماي ناسا كه براي آزمودن دو پيش بيني مهم تئوري نسبيت عام اينشتين طراحي شده است براي پرتاب در ماه جاري آماده مي شود. ماموريت كاوشگر گرانش B Gravity Probe B mission از چهار ژيروسكوپ بسيار دقيق استفاده مي كند تا تئوري اينشتين را كه در سال 1916 ارائه شده است در بوته آزموني ديگر قرار دهد. طبق اين تئوري اينشتين، فضا و زمان در اطراف اجسام بسيار سنگين تغيير شكل يافته و خميده مي شود. اين ماموريت توسط ناسا طراحي شده است و مركز مارشال اجراي آن را بر عهده دارد.
يك فضاپيماي ناسا كه براي آزمايش دو پيش بيني مهم تئوري نسبيت عام آلبرت اينشتين طراحي شده است در تاريخ 17 آوريل 19 فروردين سال جاري از پايگاه نيروي هوايي واندنبرگ كاليفرنيا به فضا پرتاب مي شود. ماموريت كاوشگر گرانش ناسا كه GP_B نيز ناميده مي شود، از چهار ژيروسكوپ بسيار دقيق استفاده مي كند. اين ژيروسكوپ ها در يك ماهواره ويژه در مداري به دور زمين مي چرخند و دو قسمت از پيشگويي هاي غيرمعمول تئوري اينشتين را كه در سال 1916 ارائه شده است عملاً مورد آزمايش قرار مي دهند. در اين تئوري اينشتين پيش بيني كرده است كه فضا و زمان به دليل وجود اجسام بسيار سنگين خميده مي شود. دو اثري كه قرار است در اين برنامه آزمايش شوند عبارتند از: اثر ژئودتيك (geodetic effect) كه نشان دهنده ميزاني از انحناي فضازمان اطراف زمين در حالت سكون و اثر كشش چارچوب frame dragging كه نشان دهنده ميزان كشش فضازمان اطراف زمين به دليل چرخش آن است.
دكتر آن كيني (A.Kinney) مديربخش اخترشناسي و فيزيك در دفتر علوم فضايي ناسا در واشنگتن مي گويد: «كاوشگر گرانش B اين توانايي را دارد كه خواص بنيادين جهان نامريي را بر ما آشكار مي سازد، جهاني كه در مقايسه با انتظارهاي روزمره ما بسيار عجيب و ناآشناست و اينشتين يك قرن پيش سعي كرد رازهاي آن را بر ما آشكار سازد. آزمودن جنبه هاي اساسي تئوري اينشتين- مثل همين آزمايش هايي كه GP_B انجام خواهد داد، اطلاعات بنيادي را براي پيشبرد علم فراهم خواهد آورد. نظير چنين پيشرفت هايي پيش از اين به طراحان كمك كرده است تا از دستاوردهاي فناورانه براي طراحي ابزارهاي مورد نياز براي چنين ابزارهاي فوق العاده دقيقي استفاده كنند.»
وقتي كه اين فضاپيما در مدار قطبي زمين در ارتفاع 640 كيلومتري زمين قرار گيرد، در هر 5/97 دقيقه از هر دو قطب زمين گذشته و يكبار زمين را دور مي زند. در برنامه ريزي هاي انجام شده درجه بندي و كنترل تجهيزات در مدار حدود 40 تا 60 روز طول مي كشد و پس از آن دوره جمع آوري اطلاعات علمي فرامي رسد كه حدود 13 ماه است. GP_B براي آزمايش تئوري نسبيت عام، هر تغييري در محور چرخش ژيروسكوپ را نسبت به ستاره IM پگاسي 8703 HR كه ستاره راهنماي آن محسوب مي شود، اندازه مي گيرد. انتظار مي رود براي اين دوره آزمون كه بيش از يك سال طول مي كشد، تغيير در محور چرخش به دليل اثر ژئودتيك بسيار كوچك و حدود 6/6614 هزارم ثانيه قوسي باشد و تغيير در محور چرخش كه توسط اثر كشش چارچوب ايجاد مي شود، از اين مقدار هم كوچك تر و در حدود 9/40 هزارم ثانيه قوسي است. براي آنكه تصوري از مقدار اين زاويه داشته باشيد، فرض كنيد 100 كيلومتر از شيب 9/40 هزارم ثانيه قوسي را طي كنيد، آن وقت ارتفاع شما نسبت به ارتفاع اوليه مسير حدود 5/1 سانتي متر است.
طي اين ماموريت اطلاعات حاصل از GP_B حداقل دوبار در روز ارسال مي شود. ايستگاه هاي مستقر در زمين يا ماهواره اي ارسال اطلاعات ناسا مي توانند اين اطلاعات را دريافت كنند.
گردانندگان اين آزمايش مي توانند از طريق مركز عمليات ماموريت كه در دانشگاه استنفورد واقع است با GP_B ارتباط برقرار كنند. اين اطلاعات همان طور كه حاوي اندازه گيري هاي بسيار دقيق از تغيير جهت محور چرخش ژيروسكوپ است مي تواند گزارش هايي از نحوه عملكرد تجهيزات و فضاپيما را نيز در برداشته باشد. ماموريت GP_B در سال 2005 كامل مي شود و براي تجزيه و تحليل علمي اين اطلاعات دوره يك ساله اي در نظر گرفته شده است.
پروفسور فرانسيس اوريت (F.Everitt) از دانشگاه استنفورد و محقق ارشد GP_B مي گويد: «ساخت GP_B كاري بسيار پرزحمت و دشوار و نيازمند تلفيق ماهرانه گستره بسيار وسيع و غيرمعمولي از فناوري هاي جديد است. حيرت انگيز است كه توانستيم خود را براي پرتاب كاوشگر آماده كنيم.»
مركز پروازهاي فضايي مارشال در هانتسويل آلاباما مديريت برنامه GP_B را بر عهده دارد. دانشگاه استنفورد پيمانكار اصلي ناسا براي اين ماموريت، آزمايش ها را انجام مي دهد و مسئوليت طراحي و توليد تجهيزات علمي را علاوه بر انجام ماموريت و تحليل اطلاعات بر عهده دارد. لاكهيد مارتين يكي از پيمانكاران مهم ديگر طراحي، ساخت و توليد فضاپيما و بعضي از تجهيزات داخلي آن را بر عهده داشت. مركز فضايي كندي ناسا و شركت بوئينگ مسئوليت پرتاب دلتاي 2، موشك حامل كاوشگر را بر عهده دارند.
يكي از نتايج متعدد مشاهدات كيهان شناسي اخير اين بوده است كه جهان هاي موازي ديگر مفهومي خيالپردازانه و انتزاعي صرف نيست. به نظر مي رسد كه اندازه فضا بينهايت است. اگر اين گونه باشد، بالاخره در جايي از اين فضا هر چيزي كه امكان پذير باشد واقعيت خواهد يافت. اصلاً مهم نيست كه امكان پذيري آن تا چه حد نامتحمل است.
فراسوي محدوده ديد تلسكوپ هاي ما ، نواحي ديگري از فضا كاملا شبيه آنچه كه پيرامون ماست وجود دارند آن نواحي يكي از انواع جهان هاي موازي هستند. دانشمندان حتي مي توانند محاسبه كنند كه اين جهان ها بطور متوسط چقدر با ما فاصله دارند و مهم تر از همه اينكه تمامي اينها فيزيك حقيقي و واقعي است
زماني كه كيهان شناسان با نظرياتي روبرو مي شوند كه از استحكام لازم برخوردار نيستند، نتيجه مي گيرند كه جهان هاي ديگر مي توانند ويژگيها و قوانين فيزيكي كاملا متفاوتي داشته باشند. وجود اين جهان ها بسياري از جنبه هاي پرسش بنيادي در خصوص ماهيت زمان و قابل درك بودن جهان فيزيكي را پاسخ داد.
همان طور که از گذشته می دانیم انقباض طول به نتیجهٔ اندازه گیری یک جسم در دو چارچوب مختلف اشاره دارد ، اگر در چارچوب مرجع ثابت طول اندازه گیری شده باشد ، در چارچوب دیگری که نسبت به چارچوب مرجع اولیه حرکت دارد طول منقبض شده به نظر می‌رسد ، و یا به عبارتی دیگر حرکت جسم در طول حرکت نسبی اش منقبض شده به نظر می‌رسد .
تاخیر زمانی نیز به این واقعیت مهم اشاره دارد که زمان بین رویدادهائی که در موقعیت های یکسان از چارچوب اندازه گیری ثابت هستند کوتاهتر از زمانی است که به وسیله یک ناظر در چارچوب متحرک با سرعت Vاندازه گیری می‌شود ، به عبارتی دیگر این طور گفته می‌شود که به نظر می‌رسد ساعتها کندتر کار می‌کنند .
در اصل یکی از مهمترین این نتیجه‌ها نسبی بودن همزمانی است که می‌توان گفت این مطلب تعبیر دیگری از تاخیر زمانی است و به این صورت توضیح داده می‌شود که اگرچه ممکن است از دید یک ناظر در یک چارچوب مرجع دو رویداد در دو مکان متفاوت کاملاً همزمان باشند اما از دید ناظر دیگر که در چارچوب مرجع دیگری قرار گرفته است این اندازه گیری به صورت همزمان نیست و این طور بیان می کنیم که همزمانی نیز یک مفهوم نسبی است .
از آنجا که انقباض طول و تاخیر زمانی از مهمترین مسائل در فیزیک نسبیت هستند به تفسیر و حل یکی از مهمترین مسائل در این مورد می پردازیم :
مساله از این قرار است : قهرمان پرش با نیزه‌ای را تصور می کنیم ،( به خاطر داشته باشیم که یکی از مهمترین مسائل در پرش با نیزه ، طول خود نیزه می‌باشد ) قهرمان را A می نامیم ، او طول نیزه خود را lo اندازه می‌گیرد که ما این طول را طول اولیه یا طول صحیح نیزه می نامیم و توجه می کنیم که A با سرعت نسبی V در حال حرکت است . حال اگر ما یک فرد تماشاچی را در جایگاه در نظر بگیریم و او را B بنامیم و از او بخواهیم در دستگاهی که وی قرار دارد طول میله را اندازه بگیرد ، Bبا توجه به اینکه می بیند قهرمان با سرعت بسیار زیاد می دود به گونه‌ای که برای وی سرعت نسبی در نظر می‌گیرد ، این طول را l اندازه خواهد گرفت که پس از مقایسه مشاهده خواهیم کرد که l از دید B کوچکتر از loاز دید Aاست.
l < lo
در حقیقت اگر فرض کنیم که میله دوم قهرمان( که همانند میله اول است) در کنار تماشاچی افتاده است تماشاچی طول این میله را بزرگتر از طول میله‌ای که در دست A است اندازه گیری می‌کند ، بنابراین B تصمیم می‌گیرد این مطلب را به کمیته فنی مسابقات اعلام کند و آنها هم این مطلب را به A ارجاع می‌دهند و مباحثه سختی بین A وB در می‌گیرد ، A از B می خواهد که این مساله را به وی اثبات کند .
برای اثبات این مدعی تماشاچی در صدد ساختن اتاقکی به طول l که کوتاهتر از lo بوده و وی اندازه گرفته بود بر می‌آید . او برای این اتاقک از پشت و جلو درب می سازد و از A میخواهد که با میله کوتاه شده‌ای که در دست دارد با سرعت به داخل این ساختمان داخل شود B هر دو درب را می‌بندد در حالیکه میله A کاملاً در داخل اتاقک قرار گرفته است ( البتّه تاکید کنیم که این مساله به خاطر سرعت قهرمان A که از یک طرف داخل و از طرف دیگر خارج می‌شود فقط برای یک لحظه است) اما در هر حال تماشاچی ادعای خود مبنی بر اینکه طول میله کوتاه شده است را ثابت کرده است.
به نظر شما آیا B درست می‌گوید؟
A این نظریه را باز هم قبول نمی‌کند و به B می‌گوید موقعی که میله من از درب جلو وارد انبار شده شما درب پشتی را بسته اید ، پس همواره میله من بلندتر خواهد بود.
از آنجائی که یکی از معروفترین آزمایشها در این گونه مسائل استفاده از لامپ های فلش زن است،
B در فکر ترتیب آزمایشی دیگر به این ترتیب بر می‌آید:
B می‌گوید که برای بر طرف شدن این فکر این بار از چراغ های فلش زن استفاده کنیم . طرز کار این چراغ ها به این صورت است که با بسته شدن درب ها این چراغ ها که بر روی درب های جلو و عقب نصب شده است ، روشن می‌شود . با این توضیحات B از A می خواهد که بار دیگر با سرعت وارد اتاقک شود تا هر دو نتیجه مشاهدات خود را گزارش کنند .
B این طور گزارش می‌کند :
هر دو چراغ فلش زن رو به درب های جلوئی و پشتی همزمان با هم روشن می‌شوند و نتیجه این که طول میله کوتاه شده است .
و اما آنچه A گزارش می‌کند به ترتیب زیر است :
هنگامی که میله من از درب جلو وارد انبار شده چراغی که روی درب پشتی نصب شده بود زودتر روشن شد .
به نظر شما این اختلاف نظرها از کجا ناشی می‌شود ؟ به عبارت دیگر آیا یکی از این دو نفر اشتباه می‌کنند ؟ و کدام یک ؟
بیائید این موضوع را بیشتر تفسیر کنیم :
گفته تماشا چی (B) صحت دارد زیرا او این دو رویداد را کاملاً همزمان مشاهده می‌کند ، در عین حال گفته قهرمان A هم صحیح است ، به این علت که در چارچوب اندازه گیری وی که در حال حرکت با سرعت نسبی V است همزمانی مفهومی نسبی پیدا می‌کند .
شاید بزرگترین اشتباهی که ما در مسائل نسبیت می کنیم عدم توجه به مسائلی از قبیل نسبی بودن سرعت ، نسبی بودن همزمانی و ... است . در حقیقت اگر بخواهیم از تعریف انقباض طول هم استفاده کنیم ، می بینیم ناظری که در حال حرکت با سرعت نسبی V نسبت به ناظر در دستگاه دیگراست ، امّا در دستگاه خود حرکتش نسبت به میله با سرعت نسبی همراه نیست با توجه به مساله تاخیر زمانی طول میله را بزرگتر از ناظر در دستگاه دیگر می بیند . یکی از بهترین نمایش های کلی برای مسائل نسبیت ، رسم نمودار مکان- زمان می‌باشد . که در زیر این نمودار را برای هر دو ناظر رسم می کنیم :
در این نمودار خطوط نقطه چین نمایش گر دید ناظرهاست هنگامی که از لامپهای فلش زن استفاده شد ، خطوط کم رنگ نمایش گر دید ناظرهاست هنگامی که قهرمان با سرعت داخل اطاقک ساخته شده شد و خطوط پررنگ نمایش گر دید ناظرها در لحظه اول می‌باشد .
فرض کنید جسم ساکنی بر روی یک سطح افقی بدون اصطکاک قرار دارد. برای اینکه جسم را از محل خود حرکت دهیم باید بر آن نیرو وارد کنیم. در این حالت اصطلاحا گفته می‌شود که جسم لخت است و میخواهد در حالت سکون باقی بماند، یا اگر در حال حرکت است می‌کوشد این حالت را حفظ کند. در واقع در اینجا ، جرم جسم است که ایجاب می‌کند برای تغییر دادن حرکت آن باید نیرو اعمال شود. به بیان دیگر وزن اجسام در یک نقطه از سطح زمین دقیقا با جرم لختی آنها متناسب است.
دقيق ترين ژيروسكوپ جهان براي آزمايش تئوري اينشتين آماده شده است. يك فضاپيماي ناسا كه براي آزمودن دو پيش بيني مهم تئوري نسبيت عام اينشتين طراحي شده است براي پرتاب در ماه جاري آماده مي شود. ماموريت كاوشگر گرانش B Gravity Probe B mission از چهار ژيروسكوپ بسيار دقيق استفاده مي كند تا تئوري اينشتين را كه در سال 1916 ارائه شده است در بوته آزموني ديگر قرار دهد. طبق اين تئوري اينشتين، فضا و زمان در اطراف اجسام بسيار سنگين تغيير شكل يافته و خميده مي شود. اين ماموريت توسط ناسا طراحي شده است و مركز مارشال اجراي آن را بر عهده دارد.
يك فضاپيماي ناسا كه براي آزمايش دو پيش بيني مهم تئوري نسبيت عام آلبرت اينشتين طراحي شده است در تاريخ 17 آوريل 19 فروردين سال جاري از پايگاه نيروي هوايي واندنبرگ كاليفرنيا به فضا پرتاب مي شود. ماموريت كاوشگر گرانش ناسا كه GP_B نيز ناميده مي شود، از چهار ژيروسكوپ بسيار دقيق استفاده مي كند. اين ژيروسكوپ ها در يك ماهواره ويژه در مداري به دور زمين مي چرخند و دو قسمت از پيشگويي هاي غيرمعمول تئوري اينشتين را كه در سال 1916 ارائه شده است عملاً مورد آزمايش قرار مي دهند. در اين تئوري اينشتين پيش بيني كرده است كه فضا و زمان به دليل وجود اجسام بسيار سنگين خميده مي شود. دو اثري كه قرار است در اين برنامه آزمايش شوند عبارتند از: اثر ژئودتيك (geodetic effect) كه نشان دهنده ميزاني از انحناي فضازمان اطراف زمين در حالت سكون و اثر كشش چارچوب frame dragging كه نشان دهنده ميزان كشش فضازمان اطراف زمين به دليل چرخش آن است.
دكتر آن كيني (A.Kinney) مديربخش اخترشناسي و فيزيك در دفتر علوم فضايي ناسا در واشنگتن مي گويد: «كاوشگر گرانش B اين توانايي را دارد كه خواص بنيادين جهان نامريي را بر ما آشكار مي سازد، جهاني كه در مقايسه با انتظارهاي روزمره ما بسيار عجيب و ناآشناست و اينشتين يك قرن پيش سعي كرد رازهاي آن را بر ما آشكار سازد. آزمودن جنبه هاي اساسي تئوري اينشتين- مثل همين آزمايش هايي كه GP_B انجام خواهد داد، اطلاعات بنيادي را براي پيشبرد علم فراهم خواهد آورد. نظير چنين پيشرفت هايي پيش از اين به طراحان كمك كرده است تا از دستاوردهاي فناورانه براي طراحي ابزارهاي مورد نياز براي چنين ابزارهاي فوق العاده دقيقي استفاده كنند.»
وقتي كه اين فضاپيما در مدار قطبي زمين در ارتفاع 640 كيلومتري زمين قرار گيرد، در هر 5/97 دقيقه از هر دو قطب زمين گذشته و يكبار زمين را دور مي زند. در برنامه ريزي هاي انجام شده درجه بندي و كنترل تجهيزات در مدار حدود 40 تا 60 روز طول مي كشد و پس از آن دوره جمع آوري اطلاعات علمي فرامي رسد كه حدود 13 ماه است. GP_B براي آزمايش تئوري نسبيت عام، هر تغييري در محور چرخش ژيروسكوپ را نسبت به ستاره IM پگاسي 8703 HR كه ستاره راهنماي آن محسوب مي شود، اندازه مي گيرد. انتظار مي رود براي اين دوره آزمون كه بيش از يك سال طول مي كشد، تغيير در محور چرخش به دليل اثر ژئودتيك بسيار كوچك و حدود 6/6614 هزارم ثانيه قوسي باشد و تغيير در محور چرخش كه توسط اثر كشش چارچوب ايجاد مي شود، از اين مقدار هم كوچك تر و در حدود 9/40 هزارم ثانيه قوسي است. براي آنكه تصوري از مقدار اين زاويه داشته باشيد، فرض كنيد 100 كيلومتر از شيب 9/40 هزارم ثانيه قوسي را طي كنيد، آن وقت ارتفاع شما نسبت به ارتفاع اوليه مسير حدود 5/1 سانتي متر است.
طي اين ماموريت اطلاعات حاصل از GP_B حداقل دوبار در روز ارسال مي شود. ايستگاه هاي مستقر در زمين يا ماهواره اي ارسال اطلاعات ناسا مي توانند اين اطلاعات را دريافت كنند.
گردانندگان اين آزمايش مي توانند از طريق مركز عمليات ماموريت كه در دانشگاه استنفورد واقع است با GP_B ارتباط برقرار كنند. اين اطلاعات همان طور كه حاوي اندازه گيري هاي بسيار دقيق از تغيير جهت محور چرخش ژيروسكوپ است مي تواند گزارش هايي از نحوه عملكرد تجهيزات و فضاپيما را نيز در برداشته باشد. ماموريت GP_B در سال 2005 كامل مي شود و براي تجزيه و تحليل علمي اين اطلاعات دوره يك ساله اي در نظر گرفته شده است.
پروفسور فرانسيس اوريت (F.Everitt) از دانشگاه استنفورد و محقق ارشد GP_B مي گويد: «ساخت GP_B كاري بسيار پرزحمت و دشوار و نيازمند تلفيق ماهرانه گستره بسيار وسيع و غيرمعمولي از فناوري هاي جديد است. حيرت انگيز است كه توانستيم خود را براي پرتاب كاوشگر آماده كنيم.»
مركز پروازهاي فضايي مارشال در هانتسويل آلاباما مديريت برنامه GP_B را بر عهده دارد. دانشگاه استنفورد پيمانكار اصلي ناسا براي اين ماموريت، آزمايش ها را انجام مي دهد و مسئوليت طراحي و توليد تجهيزات علمي را علاوه بر انجام ماموريت و تحليل اطلاعات بر عهده دارد. لاكهيد مارتين يكي از پيمانكاران مهم ديگر طراحي، ساخت و توليد فضاپيما و بعضي از تجهيزات داخلي آن را بر عهده داشت. مركز فضايي كندي ناسا و شركت بوئينگ مسئوليت پرتاب دلتاي 2، موشك حامل كاوشگر را بر عهده دارند.
+ نوشته شده در ساعت توسط کوثری
|