شوارتتز شیلد و سیاهچاله

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 34

شوارتتز شیلد و سیاهچاله 

Black hole

بعد از یک مقدمه ی بیست و چند صفحه ای به اصل موضوع رسیدیم . جایی که امروزه یکی از بزرگترین چالش های دانش انسانی به شمار می آید .

  حال وقت آن رسیده است که به این سؤال پاسخ دهیم که چرا نسبیت عام را شرح دادیم ؟ در سال 1916 کارل شوارتز شیلد که فیزیکدانی آلمانی بود جواب گروهی از معادلات نسبیت عام را برای نخستین بار به دست آورد و آن ها را سنجید . جواب این معادلات طبیعت جرمی را شرح می داد که امروزه آن را سیاهچاله یا حفره ی سیاه می نامند . پس می توان نتیجه گرفت که یک سیاهچاله زاده ی معادلات اینشتین و نسبیت عام او است .

  اما ممکن برای شما این سؤال پیش بیاید که یک سیاهچاله اساسا" چیست ؟ همانطور که در فصل اول مشاهده کردیم ستاره های مختلف با جرم های مختلف ممکن است به کوتوله سفید یا ستاره نوترونی مبدل شوند . اما هنوز ممکن است یک حالت دیگر نیز برای این ستاره ی در حال مرگ رخ دهد ، ولی این حالت چیست ؟ اگر جرم هسته ی باقیمانده پس از انفجار ابرنواختری یا سوپر نوایی یا حتی هایپر نوایی   بالغ بر سه برابر خورشید جرم داشته باشد در این صورت فروریزی حاصل از گرانش پیاپی ادامه می یابد به طوری که دیگر ساختارهای بنیادی ماده نیز قادر به مقابله با آنها نیستند . این ستاره آن قدر در خود فرومی ریزد که تقریبا" حجمش به صفر می رسد . هر چند که این موضوع یکی از بحران ها در فیزیک جدید است ؛ چگونه امکان دارد یک جرم حجمش به صفر برسد این موضوع در راه حل های شوارتز شیلد و نسبیت عام پذیرفته است . اما در نظریه ی نوین

CPH

  این موضوع با اسپینی که برای

cph

ها در نظر گرفته شده توجیه می شود . در این صورت چگالی آن نقطه در فضا ? زمان بی نهایت خواهد بود .

البته نظریه دیگری نیز برای به وجود آمدن سیاهچاله وجود دارد ؛ آن نظریه این است که می گوید هر گاه در منطقه ای از فضا ? زمان ماده ی کافی وجود داشته باشد و به طو ناگهانی متمرکز شود باز هم یک سیاهچاله به وجود می آید ولی تا به حال دانشمندان به طور مستقیم این پدیده را مشاهده نکرده اند .

 با این وجود شوارتز شیلد به این موضوع پی برد که اگر یک جرم به اندازه ی کافی شعاعش کوچک شود ، فضا ? زمان اطرافش به شدت تحریف می شود و حالت کج و کولگی به خود می گیرد  در واقع در این زمان بر طبق معادلات نسبیت عام که در آنها جرم و شعاع جسم نقش اصلی را بازی می کنند فضا ? زمان به شدت خمیده می شود. در این شرایط بحرانی تمام جرم در یک نقطه بسیار کوچک متمرکز شده است . چون در این ناحیه خمیدگی فضا ? زمان بسیار زیاد است می توانیم گرانش حاصل از آن را بسیار زیاد و حتی بی نهایت فرض کنیم . با این وضعیت   هیچ چیزی قادر به گریز از آن نیست حتی نور با آن سرعت باور نکردنی خود    . در واقع در این زمان سرعت گریز از سیاهچاله از سرعت نور هم بالاتر رفته است . در این شرایط ما دیگر این جسم را نمی بینیم این جسم از دید ما پنهان می شود چون دیگر نه نوری از آن قادر به گذر کردن است نه اینکه نوری از منعکس می کند . به این جهت به این جسم سیاهچاله می گویند . نقطه ای که در آن شعاع صفر و چگالی بی نهایت است تکینگی نام دارد . اما تکینگی چه می کند ؟

تکینگی جایی است پایان علم است و دانشمندان تفکر در زمینه ی آن را آغاز کرده اند . در این مکان موجودیت فضا و زمان متوقف می شود و جایگزین آن جرم آشفته و خروشانی می شود که آن را اسفنج کوانتومی می نامند . دانشمندان حدس می زنند این نقطه جایی باشد که قوانین اینشتین و نسبیت و مکانیک کوانتوم شکسته می شود . این حوضه ی چیزی است که کوانتوم گرانشی نامیده می شود ، در این مکان از یافته های بسیار پیشرفته ی ریاضی استفاده می شود . با این وجود دانشمندان احتمال کمی را به این موضوع ارئه می دهند که سیاهچاله دارای سطح مشخصی باشد . ولی اگر دارای سطح مشخص باشد آن سطح کروی خواهد بود و مانند هر سطح کروی دیگر دارای قطب خواهد بود . این قطب ها ممکن است در طی فرایند ایجاد سیاهچاله پس از ابرنواختر حفره دار شوند و این حفره ها کانونی برای جذب مواد و تباهی آنها شوند . دلیل آن هم این است که بر طبق معادلات میدانی نسبیت عام این میدان های گرانشی قوی به همراه اسپین مداوم اکثرا" در قطب ها متمرکز می شوند . در ادامه ی مطلب در رابطه با حرکت ماده در اطراف سیاهچاله و اسپین این اجرام سخن به میان خواهد آمد .

تصویر هجده

اگر تاکنون در مورد سیاهچاله مطالعه ای هرچند اندک نیز داشته اید با نام افق رویداد نیز برخورد کرده اید . اما افق رویداد یک سیاهچاله چیست و چه می کند ؟ افق رویدادی منطقه ای از فضا ? زمان است که در آنجا تمام مرزهای آسمان به شدت تحت تأثیر سیاهچاله است . درست همین منطقه است که اگر جسمی وارد شود به تباهی محکوم است و سرانجام بروی تکینگی سقوط می کند و به جرم آن می افزاید و در نتیجه تحت تأثیر این جرم گرانش افزایش می یابد . با توجه به این مطالب می توان گفت   چون شناختی از آن سوی افق رویداد نداریم پس امکان سفر به بیرون جهان در زمان حال امکان پذیر نیست و شاید هرگز هم امکان پذیر نباشد اما تقسیم بندی مناطق خارجی سیاهچاله به همین جا محدود نمی شود بلکه برای سیاهچاله تقسیم بندی های دیگری نیز قائل می شوند . محدوده ای که شعاعش حدود 5/1 برابر افق رویداد است و پس از آن قرار می گیرد که فوتون اسفر نامیده می شود .   در فوتون اسفر فضا ?