تفاوت میان نسخه‌های «آشنایی با نسبیت عام»

کمی اصلاح
(۳ تغییر آخر متن رد شد (توسط Hamidphys) و برگردانده شد به نسخهٔ 25324535 توسط Saeidpourbabak: سره سازی)
(کمی اصلاح)
در آغاز قرن بیستم، [[قانون جهانی گرانش نیوتون]] برای مدتی بیش از ۲۰۰ سال به عنوان توصیف پذیرفته شده برای گرانش بین اجسام مطرح بود. در این مدل، گرانش ناشی از نیرویی جذب‌کننده بین دو جسم – با سازوکاری نامعین – است. هرچند خودِ نیوتن نیز با طبیعت ناشناخته این نیرو مشکل داشت<ref>{{یادکرد کتاب |نام خانوادگی=وست‌فال| فصل =۸ |صفحه=۲۵۱ |نام=ریچارد |کتاب= تکوین علم جدید | ناشر= طرح نو |سال=۱۳۷۹}}</ref> و برخی مسائل نظیر انتشار این نیرو با سرعت بی‌نهایت مبهم بود، این مدل برای توصیف حرکت تحت گرانش بسیار موفق ظاهر گردید: حرکت سیارات در سامانهٔ خورشیدی را به خوبی توصیف می‌کرد و زمان ظاهر شدن ستارگان دنباله‌دار را به دقت پیش‌بینی می‌نمود.<ref>{{یادکرد کتاب |نام خانوادگی=وست‌فال| فصل =۸ |صفحه=۲۴۷ |نام=ریچارد |کتاب= تکوین علم جدید | ناشر= طرح نو |سال=۱۳۷۹}}</ref>
 
با این‌حال مشاهده‌ها و آزمایش‌ها نشان می‌دهند که توصیف اینشتین از گرانش (نسبیت عام)، پدیده‌هایی را پیش‌بینی می‌کند که توسط نظریه نیوتنی قابل پیش‌بینی نیستند. برای مثال می‌توان به [[آزمون‌های نسبیت عام#حرکت تقدیمی حضیض خورشیدی عطارد|ناهنجاری‌های کوچک مشاهده‌شده]] در [[مدار (سیاره)|مدار]] حرکت برخی سیارات نظیر [[تیر (سیاره)|تیر]] اشاره کرد. علاوه بر این، نسبیت عام پدیده‌های جدیدی را هم پیش‌بینی می‌کند، مانند [[همگرایی گرانشی]]، [[امواج گرانشی]] و اثر گرانش بر روی زمان که به [[اتساع زمان گرانشی]] معروف است. بسیاری از این پدیده‌ها تاکنون از طریق آزمایش تأیید شده‌اند، و درمورد برخی نیز در حال حاضر جستجو ادامه دارد. برای مثال، مشاهدۀ امواج گرانشی برای نخستین بار در سال ۲۰۱۶ و پس از گذشت صد سال از پیش‌بینی اینشتین درمورد وجود این امواج، به کمک تأسیسات [[لیگولایگو]] (LIGO) صورت پذیرفت،
<ref name="journals.aps.org">{{یادکرد وب |نویسنده = |نشانی= https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.061102|عنوان=Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger | ناشر =American Physical Society |تاریخ = |تاریخ بازبینی=| پیوند بایگانی = http://www.webcitation.org/6fDrzh3tf
| تاریخ بایگانی =February 11 2016}}</ref>
.</ref>
 
به منظور آشکارسازی مستقیم این امواج تا به امروز چند [[آشکارساز موج گرانشی|آشکارساز زمینی امواج گرانشی]] راه‌اندازی شده و در حال کار هستند،<ref>در مورد آشکارسازهای زمینی نظیر LIGO و GEO600، {{Harvnb|Krishnan|2010}} را ببینید.</ref> و ساخت یک آشکارساز فضایی ([[آنتن فضایی تداخل‌سنج لیزری|LIGOLISA]]) نیز در حال دنبال‌شدن است. (ابتدا یک مأموریت پیشرو ([[کاوشگر لیزا|راه‌یاب LISA]]) در سال ۲۰۱۵ انجام گرفت.)<ref>در مورد آشکارسازهای فضایی LISA و eLISA، {{Harvnb|Aufmuth|2010}} را ببینید.</ref> در ۱۷ مارس ۲۰۱۴ دانشمندان در [[مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین]] طی مشاهداتی به نتایجی که تاییدکننده نتایج گرانش کوانتومی، مه‌بانگ و انبساط کیهان از طریق امواج گرانشی بود دست یافتند،<ref>{{یادکرد وب |نویسنده = |نشانی=http://www.cfa.harvard.edu/news/2014-05 |عنوان=First Direct Evidence of Cosmic Inflation | ناشر = |تاریخ = |تاریخ بازبینی=|پیوند بایگانی=http://www.webcitation.org/6PCrsnBNk|تاریخ بایگانی=۳۰ آوریل ۲۰۱۴ }}</ref> اما نتیجه این آزمایش نیز مشاهدۀ مستقیم ـ به معنای اندازه‌گیری یک نوسان در فضازمان ـ به حساب نمی‌آید.<ref name="theguardian.com"/>
====مشاهدۀ امواج گرانشی در سال ۲۰۱۶====
در ۱۱ فوریه ۲۰۱۶ پژوهشگران در LIGO موفق به مشاهده مستقیم امواج گرانشی برای نخستین بار شدند.<ref name="scientificamerican.com"/> موج مشاهده شده ناشی از ترکیب دو سیاه‌چاله با جرم‌های تقریبی ۳۶ و ۲۹ برابر جرم خورشید، و در فاصله تقریبی ۴۱۰ مگاپارسک (حدود ۱/۳ میلیارد سال نوری) از زمین بود.<ref name="journals.aps.org"/> موج گرانشی ناشی از تبدیل جرمی معادل با سه برابر جرم خورشید به انرژی در هنگام ترکیب دو سیاه‌چاله با یکدیگر بود. این اولین مشاهده از ترکیب دو سیاه‌چاله با یکدیگر نیز به حساب می‌آید.
سیاه‌چاله نامیست که به دسته‌ای از پاسخ‌های معادلات اینشتین داده‌شده‌است. از نظر تاریخی، سیاه‌چاله‌ها ابتدا در جریان تلاش برای یافتن پاسخ معادلات اینشتین پیش‌بینی شدند. هنگامی‌که جرم در یک ناحیهٔ به اندازهٔ کافی فشرده از فضا متمرکز شود، نسبیت عام شکل‌گیری یک سیاه‌چاله را پیش‌بینی می‌کند. در صورت ورود هرچیز حتی نور به یک فاصله معین از (مرکز) یک سیاه‌چاله، امکان فرار از آن وجود ندارد. این فاصله [[افق رویداد]] نامیده شده‌است.<ref name="astro.umd.edu">{{یادکرد وب |نویسنده = |نشانی=http://www.astro.umd.edu/~miller/teaching/questions/blackholes.html |عنوان=Questions and Answers about Black Holes | ناشر = |تاریخ = |تاریخ بازبینی=August 4 2013|پیوند بایگانی= http://www.webcitation.org/6IbcKs2gt|تاریخ بایگانی=August 4 2013}}</ref>
 
برخی از انواعِ سیاه‌چاله‌ها، مرحلهٔ پایانیِ [[تکامل ستارگان|تحول ستارگان]] پرجرم هستند. پس از تبدیل شدن همۀ [[هیدروژن]] ستاره به [[هلیوم]] و بعد به عناصر سنگین‌تر بر اثر فرایند [[گداخت هسته‌ای]] درون ستاره، در صورتی که جرم ستاره بیش از دو برابر جرم [[خورشید]] باشد، ستاره به درون خود فرو می‌ریزد و نیروهای دافعه بین ذرات زیراتمی نیز نمی‌توانند این فروریزشرمبش را متوقف کنند. در پایان، ستاره به یک سیاه‌چاله تبدیل خواهد شد. جرم سیاه‌چاله‌هایی که از این طریق تشکیل می‌شوند بین ۲پنج تا ۱۰۰چند ده برابر جرم خورشید است. از طرفی، راه دیگری نیز برای شکل‌گیری سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم‌تر وجود دارد. این سیاه‌چاله‌ها که [[سیاه‌چاله کلان‌جرم|سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم]] نامیده شده‌اند، از فروریزشرمبش گرانشی یک خوشۀ ستاره‌ای بسیار بزرگ ایجاد می‌شوند. این سیاه‌چاله‌ها می‌توانند جرمی از مرتبهٔ [[میلیون|میلیون‌ها]] یا [[۱۰۰۰۰۰۰۰۰۰ (عدد)|بیلیون‌ها]] برابر خورشید داشته باشند. گمان می‌رود که که در مرکز هر کهکشان، یک سیاه‌چاله از این نوع موجود باشد. برای مثال سیاه‌چاله قرار گرفته در مرکز [[کهکشان راه شیری]] دارای جرمی در حدود ۳۰۰ میلیون برابر جرم خورشید است. این سیاه‌چاله‌ها نقشی کلیدی در مدل‌های فعلی شکل‌گیری کهکشان‌ها در میلیاردها سال گذشته ایفا می‌کنند.<ref>برای مشاهدهٔ تاریخچه‌ای از فیزیک سیاه‌چاله‌ها از ابتدا تا کنون، نوشتار بسیار خواندنی {{Harvnb|Thorne|1994}}، به خصوص قسمت پیش‌گفتار و فصل ۴ را ببینید. برای بحث به‌روزی از نقش سیاه‌چاله‌ها در شکل‌گیری ساختار (کهکشان‌ها)، {{Harvnb|Springel|2005}} را ببینید. خلاصهٔ مختصری را می‌توان در مقالهٔ {{Harvnb|Gnedin|2005}} یافت.</ref><ref>{{یادکرد وب |نویسنده = |نشانی=http://superstringtheory.com/blackh/blackh1a.html |عنوان=Gravitational Collapse | ناشر = |تاریخ = |تاریخ بازبینی=August 4 2013 |پیوند بایگانی=http://www.webcitation.org/6Ibe1esjw |تاریخ بایگانی=August 4 2013}}</ref>
 
سقوط ماده در یک سیاه‌چاله، فرایندی است که بازده گسیل انرژی به صورت تابش در آن بسیار بالاست. یک توده گاز در حال سقوط در یک سیاه‌چاله از فاصله دور، حدود ۱۰ درصد از جرم-انرژی خود را به صورت تابش گسیل می‌کند. این عدد حدود ۱۰ تا ۲۰ برابر بیشتر از نسبت انرژی آزاد شده بر واحد جرم برای فرایند گداخت هسته‌ای است.<ref name="astro.umd.edu"/> سقوط ماده در سیاه‌چاله‌ها فرایندی است که مسئول بسیاری از پدیده‌های نجومی تلقی می‌شود. مثال‌های مهم و بااهمیت در نظر ستاره‌شناسان عبارتند از [[اختروش|اختروش‌ها]] و دیگر انواع [[هسته کهکشانی فعال]]. در شرایط خاصی، مادهٔ سقوط‌کننده و تجمع‌کننده در اطراف سیاه‌چاله می‌تواند به ایجاد [[جت نسبیتی|جت]] بینجامد، که در آن، شعاع‌های ماده با سرعت‌هایی نزدیک به [[سرعت نور]] به فضای اطراف پرتاب می‌شوند.<ref>فصل ۸ {{Harvnb|Sparke|Gallagher|2007}} و صفحات ۵۲ تا ۵۷ از {{Harvnb|Disney|1998}} را ببینید. بحث جامع دیگری که ریاضیات چندانی هم ندارد، در {{Harvnb|Fabian|1999}} آمده‌است.</ref>
براساس این مدل‌ها، جهان فعلی ما از یک حالت بسیار چگال و با دمای بالا (طی [[مه‌بانگ]]) در حدود ۱۴ میلیارد سال پیش پدید آمده‌است و همچنان در حال [[انبساط جهان|انبساط]] است. مه‌بانگ به معنای ایجاد جهان از یک حالت تکین، و نه به معنای انفجار ماده در فضازمان موجود از پیش است. توضیح تکینگی موجود در مه‌بانگ نیاز به یک نظریه کوانتومی از گرانش دارد که هنوز تحقق نیافته‌است. در قسمت‌های بعد به این موضوع پرداخته شده‌است.<ref>فصل آخر {{Harvnb|Carroll|1997}} را ببینید.</ref><ref>اطلاعات دقیق‌تر را می‌توان در آموزش کیهان‌شناسیِ نِد رایت و پرسش‌وپاسخ‌ها، {{Harvnb|Wright|2007}} یافت. یک مقدمه‌ای بسیار خواندنی بر موضوع، {{Harvnb|Hogan|1999}} است. {{Harvnb|Berry|1989}} با استفاده از ریاضیات در سطح کارشناسی و اجتناب از ابزارهای ریاضی پیشرفته شرحی جامع‌تر ارائه می‌کند.</ref>
 
می‌توان معادلات اینشتین را با افزودن یک جمله که [[ثابت کیهان شناسی]] نامیده می‌شود تعمیم داد. در حضور این جمله، فضای [[خلأ]]، خود منشأ جاذبه یا دافعهٔ گرانشی خواهد بود. نخستین بار اینشتین این جمله را در مقالهٔ پیشگامانهٔ خود در کیهانشناسی، با دلیلی بسیار خاص مطرح کرد: طبق تصورات فعلی کیهان‌شناختی، جهان ایستا است و افزودن این جمله برای ساخت مدلی ایستا از عالم بر اساس نسبیت عام لازم است. هنگامی که مشخص گردید که جهان در حال انبساط (و غیرایستا) است، اینشتین به سرعت این جملهٔ اضافی را حذف نمود. اما، از سال ۱۹۹۸ به بعد، شواهدی نجومی به دست‌آمده‌اند و هنوز در حال گسترش هستند که نشان می‌دهند انبساط جهان در حال [[شتاب|شتاب‌گیری]] است، به‌گونه‌ای که یا حضور یک ثابت کیهان‌شناختی را لازم می‌دارد، یا وجود [[مادهانرژی تاریک]] را با ویژگی‌هایی خاص که همهٔ جهان را فراگرفته‌است، پیشنهاد می‌دهد.<ref>{{Harvnb|Einstein|1917}} مقالهٔ اصلی اینشتین است. توصیفی مناسب از پیشرفت‌های جدید را می‌توان در {{Harvnb|Cowen|2001}} و {{Harvnb|Caldwell|2004}} یافت.</ref>
 
== پژوهش‌های جدید ==