امواج گرانشی
وخدا خواست که انیشتین همچنان بماند
موج یعنی آشفتگی درفضا ،مثلا موج صوتی ،یعنی انتقال آشفتگی در
فضایی که صوت در آن معنا دارد،مسلم است که صوت انتقال آشفتگی در فضا است
که به صورت انطباق راستای انتشار بر راستای ارتعاش حاصل می شود
انتقال آشفتگی در فضا ،سبب حرکت خود ماده نمی شود بلکه خود
این آشفتگی که از نوسانهای انرژی حاصل می شود انتقال انرژی است یعنی خود
انرژی فقط منتقل می شود مثل موج دریا که آشفتگی که در یک ناحیه از دریا در
اثر بالا و پایین رفتن سطح آب حاصل می شودو به دلیل پیوسته بودن سطح دریا
این آشفتگی به سایر مکانها منتقل می شود.
آشفتگی چیست؟
تغییرات انرژی در یک نقطه از فضا،مثلا منطقه ای از یک حوض آب
ناگهان نوسان کند در اثر این تلاطم انرژی و این آشفتگی با فاصله گرفتن از
مبدا به ذرات بیشتری توزیع می شود و هر قدر فاصله بیشتر شود تقسیم انرژی
بین ذرات بیشتری صورت می گیرد و دایره بیشتری را تحت تاثیر قرار می دهد.
پس لاجرم سهم انرژی ذرات دورتر از مرکز می شود. به همین گونه
تقلیل می رود .ولی اگر این آشفتگی روی یک طناب ایجاد شود بالطبع این آشفتگی
روی طناب حرکت می کند و در حالت ایده آل سهم تمام ذرات طناب در این اغتشاش
یکسان است.
اگر امواج حاصل در سیستمی سه بعدی و کروی باشد همان قوانین بر آن جاری خواهد بود.
امواج الکترومغناطیسی
این امواج برخلاف امواج مکانیکی به محیط خاصی برای تموج احتیاج ندارند
بلکه میدانهای الکتریکی ومغناطیسی اگر آشفتگی در آنها پدید
بیاید این آشفتگی به دلیل ماهیت خود این میادین با سرعتی برابر سرعت نور در
فضا منتشر می شود پس آشفتگی الکترو مغناطیسی که در یک نقطه از فضا صورت می
گیرد با سرعت نور این آشفتگی در اطراف منتشر می شوداما تجربه نشان داده که
افت انرژی با فاصله گرفتن با منبع نور با توان چهار نسبت به فاصله کم می
شود.
پس ماهیت موج ماهیت انتقال انرژی می باشد و در اصل انتقال
انرژی از ناحیه ای به ناحیه دیگر فضا می باشدپیوستگی از جمله ملزمات به
وجود آمدن موج است. البته یک تپ انرژی ممکن است که به صورت بسته ای نیز
منتقل شود واین منافاتی با پیوستگی امواج ندارد.
واما امواج گرانشی:
از تعاریف فوق بدست می آید که امواج گرانشی ، آشفتگی منتقل شده در فضا-زمان و انتقال آن در این محیط می باشد.
از آنجا که گرانش از عوارض انحنای فضا-زمان و هم ارز با شتاب
محسوب می شوداغتشاش گرانشی یعنی اغتشاش در فضا-زمان در اثر تغییرات انرژی
ویا هم ارز آن جرم.
انحنای فضا- زمان در نسبیت عام یعنی تفاوت متریک ها در فواصل
مختلف از یک جرم یعنی هر قدر به یک جرم نزدیک می شویم ریتم گذر زمان کند و
انقباض فضا بیشتر می شود . پس هر جرمی هندسه ای خاص از فشردگی فضا و انبساط
زمان در فواصل مختلف را در اطرافش به وجود می آورد.پس هندسه فضا-زمان و
خمیدگی آن یعنی ریتم گذر زمان و انقباض وانبساط فضا.
آشفتگی در این حالت چیست؟
یعنی در یک منطقه با تغییراتی که در جرم به وجود می آیدریتم
گذر زمان وفشردگی فضا تغییر می کندو چون این انحنا کل فضا را در می نوردد
پس لاجرم تغییر در یک جرم یا حرکت جرم از منطقه ای به منطقه دیگر باعث
تاثیر در کل فضا – زمان می شود و اگر این تغییر را با نوسان حکایت کنیم
یعنی در منطقه ای فضا- زمان انقباض وانبساط می یابد.
اما سرعت انتشار آن چگونه خواهد بود؟
از اصول نسبیت آن است که سرعت نور مطلق ومنتهای سیر انتقال
اطلاعات است.پس لاجرم این سرعت از سرعت نور بیشتر نمی تواند باشد. آیا می
تواند از سرعت سیر نور کمتر باشد؟
فضا- زمان بستر سیر نور است این یعنی اگر اغتشاشی در فضا-زمان
بوجود بیاید اول نور از آن واقعه به مابرسد و بعد اثرات فضا زمان حاصل شود
البته این محتمل است که ما جنس اغتشاشات فضا- زمانی را از جنس اغتشاشات
الکترومغناطیسی ندانیم ویا به عبارتی برای گراویتن که نامزد انتقال انرژی
گرانشی است جرمی هر چند نا چیز قائل شویم واین باید در آینده با آشکار
سازهای دقیق اندازه گیری شود.مثل امواج زلزله که اول امواج صوتی آن را می
شنویم و بعد امواج مکانیکی ظاهر می شوند ویا رعد وبرق که اول برق ظاهر می
شود وبعد رعد می آید.
امواج منتقل کننده آشفتگی یا همان سیر انرژی در فضا هستند پس لاجرم موج گرانشی هم سیر انرژی حاصل از افت وخیز فضا- زمان است.
پس منبع انرژی زا وجود دارد واین انرژی در فضا- زمان منتقل می
شود و هر چه از منبع دور میشود شدت آن کاهش می یابد. دراین مورد یعنی اولا
جرم متحرک عامل اغتشاش گرانشی موج می آفریند لاجرم انرژی زاست پس از انرژی
اولیه ای که دارد کم می شود پس افتی در جرم که معادل انرژی است حاصل می
شودو این انرژی در فاصله گرفتن از منبع تحلیل می رود و کم می شودبا این
تفسیر اگر این آشفتگی در اثر گردش دوستاره دوتایی پر جرم حول مرکز جرمشان
باشد می بایست به مرور در اثر تابش انرژی گرانشی کم شده لاجرم فاصله آنها
به یکدیگر کمتروکمتر می شودتادرنهایت به هم برخورد کنند . لازم به ذکر است
وقتی مساله دو جرم مطرح باشد امواج حاصله از دو جرم با هم تداخل می کنند پس
جاهایی همدیگر را تقویت و جاهایی موجبات افت را فراهم می آورندپس رد یابی
نقاط تقویت موج به مراتب آسانتر از رد یابی امواج گرانش یک جرم می باشد و
از طرفی چون سیستم دو جرم دائما در حال گردش هستند پس لاجرم امواج گرانش تا
بش می کنند واین در مورد ستارگان غیر چرخان صادق نیست اگر بشود این مساله
را آشکار کرد مشخص است که می توان تابش امواج گرانشی را اثبات نمود و از
آنجا که آنها بستر حرکت نور هستند اغتشاشی در مسیر سیر نور پدید خواهند
آورد در همین راستا دوآزمایش و رصد صورت پذیرفت یکی در سال 1992 دو
فیزیکدان که روی ستاره نوترونی چرخانی کار می کردند نشان دادند که امواج
گرانشی که پیش بینی می کردند عامل شده که انرژی چرخشی این دو ستاره پر جرم
را تخلیه کند یا به اصطلاح کاهش جرم آنها حرکت چرخشیشان را در فاصله
نزدیکتری به وجود می آورد اما این یک بررسی استنتاجی بود نه قطعی.
تا اینکه در شهریور سال 1394 در لاگو یک امواجی ثبت شد که
شرایط حاکی از آن بود که این امواج منشا اختر فیزیکی دارند. البته چون سایر
آشکار سازها در دست تعمیر بودند نتوانستند مشخص کنند که این امواج از چه
جهتی ساطع شده است . حدود حول وحوش کهکشانهای ابر های ماژلانی جنوبی،این
امواج احتمالا از گردش دو سیاه چاله حاصل شده بود که به هم نزدیک بودند و
محاسبات نشان می داد در صورت درست بودن این فرضیه دوسیاه چاله می بایست
مجموع جرمشان حدود 65 برابر خورشید باشد ودر صورت ادقام جرمشان به 62 برابر
خورشید تنزل کرده وجرم ناپدید شده به انرژی گرانشی تبدیل شود که انرژی می
بایست روز 22 بهمن 1394 به زمین برسد. پس پزوهشگران منتظر این روز بودند که
مشاهده کنند که واقعا محاسباتشان با مشاهداتشان جور خواهد بود یا نه، پس
اتفاقا در روز 22 بهمن در هر دو رصد خانه لاگو در ایالات متحده این امواج
رد یابی شد وشاهکار معرفت واندیشه انسانی بار دیگر خود را به جهانیان عرضه
داشت.
لا گو رصد خانه ای بسیار دقیق و مدرن است که بر اساس آشکارساز
مایکل سون ومورلی کار می کند یعنی تداخل نور وتشکیل فرانژهای تاریک وروشن
در آن اصل کار آن است از دو محور عمود برهم تشکیل شده که هر محور
چهارکیلومتر طول دارد از محل تقاطع این دو محور لیزری تابیده می شود ودر
انتهای این دو محور آینه هایی برای انعکاس نور وجود دارندبا تداخل نور های
تابشی فرانژهای تاریک وروشن در رصدخانه مشاهده می شود.اگر به هر دلیلی
اندازه هر کدام از محورها به اندازه یک پروتن یعنی ده به توان منهای بیست
وسه کم یازیاد شود پس این تداخل امواج به هم می خورد و قابل محاسبه است این
هم شاهکار اندازه گیری.
پس بنا به پیش بینی ها امواج گرانشی حاصل از تداخل دو سیاه
چاله اگر به زمین برخورد کند در اثر کش وقوس فضا- زمان به اندازه یک
پروتون اندازه زمین در راستای آمدن موج نوسان می کند و این مساله پیش بینی و
رد یابی شد واثباتی مستقیم شد بر ردیابی امواج گرانشی.
این آشکار سازی دو مساله را کشف کرد اول اینکه وجود خود سیاه
چاله را به اثبات رسانید چرا که تا به حال دلیلی قطعی به وجود سیاه چاله
نداشتیم و دوما امواج گرانشی را که انیشتین در حدود 100 سال پیش امکان وجود
آن را مطرح کرده بود به اثبات رسانید
دو مساله ای که حتی خود انیشتین هم از اثبات آنها نا امید بود
در لاگو کشف شد واین کشف پنجره ای جدید به کاووش کیهان را بر روی انسان
گشود و خداخواست که انیشتین همچنان بماند.