پديده‌ دوران ميادين گرانشي

مقدمه : سقوط به مركز جاذبه

شكل فوق سقوط آزاد جسم A به طرف مركز جاذبه B را نشان ميدهد . اگر مركز جاذبه B را بدون دوران يا با دوران ناچيز در نظر بگيريم ، 1- نيروي وارده به جسم A از طرف ميدان جاذبه B و 2- شتاب گرانشي 3- سرعت سقوط جسم و مسافت طي شده در هر لحظه از زمان را ميتوانيم از طريق معادلات مكانيك كلاسيك به دست آوريم ، حتي ميتوانيم بدانيم كه جسم در چه شعاعي از مركز جاذبه با چه سرعت زاويه‌اي بايد چرخش كند تا جذب ميدان جاذبه نشده و همواره به دور مركز جاذبه در حال چرخش باشد . اينك برعكس اين موضوع را ميتوانيم در نظر گرفته و مسئله‌اي را مطرح كنيم ، و آن اينكه مركز جاذبه B با چه سرعت زاويه‌اي بايد دوران داشته باشد تا جسم A از حالت سكون ، پيرامون آن به چرخش در آمده و به طرف ميدان گرانش سقوط نكند ؟

جواب ! شكل فوق سقوط آزاد جسم A با سكون اوليه به طرف مركز جاذبه B با دوران نسبتا زياد را نشان ميدهد . همانطور كه مشخص است بردار سبز رنگ تقريبا نيروي جاذبه ، بردار نارنجي رنگ تقريبا بردار دوران مركز جاذبه و بردار قرمز رنگ تقريبا بردار برآيند دو نيرو را نشان داده و مارپيچ آبي رنگ مسير حركت و سقوط جسم به طرف مركز جاذبه را نشان ميدهد . آنچه كه در اين شكل بسيار قابل توجه است اينكه ، طبق قوانين مكانيك كلاسيك در مورد گرانش هر چه قدر فاصله مابين دو جسم كمتر شود ، نيروي جاذبه مابين دو جرم افزايش پيدا مي‌كند ، ولي در شكل هندسي فوق چنين به نظر ميرسد كه در حالت دوران مركز جاذبه با سرعت زاويه‌اي نسبتا زياد ، اين نيروي جاذبه تقريبا ميبايست ثابت بماند و تا حدودي ، مستقل از فاصله دو شي باشد و عجيب‌تر از آن اينكه با كم شدن فاصله جسم با مركز دوران ، اندازه بردار دوران مركز جاذبه نيز كمتر ميشود . در واقع هر مقدار فاصله جسم از مركز جاذبه افزايش مي‌يابد ، بردار دوران نيز بزرگتر ميشود . حال اين سوال مطرح ميشود كه آيا اينچنين رسم هندسي ميتواند در عالم فيزيكي وجود داشته و پديدار شود يا اين مسئله صرفا به صورت يك رسم يا طرح هندسي بر روي كاغذ است ؟ از مارپيچ طلايي ( فيبوناچي ) يا اسپيرال لگاريتمي بدست آمده چنين حدس زده ميشود كه چنين رسم هندسي ميتواند در عالم فيزيكي وجود داشته باشد و حادث شود ! براي اينكه مسير سقوط شهاب سنگ‌ها به طرف اجرام همين است و اين مسير بيشتر مربوط به سرعت اوليه سنگ‌هاي آسماني ميشود و نه دوران مراكز جاذبه ، ولي اين ساختار در بازوهاي ميله‌اي كهكشانها كاملا مشهود است كه مربوط به دوران هسته آنها ميشود .

كشف حيرت انگيز ماده تاريك

كيهان شناسان در زمينه‌ يك خوشه كهكشانهاي دور دست اثر گرانشي بسيار نيرومند ماده‌اي را يافته‌اند كه هيچ نشاني از آن در تصاوير طول موجهاي مختلف نيست . اين نخستين نقشه برداري مستقيم و دقيق ماده تاريك در عالم است كه به نظريه‌ وجود ذرات مادي با برهمكنش ضعيف كه ممكن است سهم بزرگي از جرم عالم را تشكيل دهد ، كمك مي‌كند .
بيش از نيم قرن است كه مسئله ماده تاريك در جامعه فيزيك مطرح شده است . كيهان شناسان دريافته‌اند كه كهكشانهاي مارپيچي فقط با وجود ستاره‌ها و سحابي‌هايشان نمي‌توانند سرعت دوراني رصد شده در آنها را توجيه كنند . سرعت گردش ستاره‌ها به دور مركز كهكشان در نواحي حاشيه‌اي كهكشان ، ميبايست كندتر از هر جاي ديگري درون كهكشان باشد ، اما اين طور نيست و ستاره‌هاي بيروني كهكشان با سرعت زيادي در حركت‌اند . اين نوع حركت كهكشان نشان از وجود گرانش عظيم ماده‌اي را دارد كه در نواحي بيرون كهكشان پنهان شده است . از سوي ديگر جرم ناپيداي مشابهي با گرانش عظيم در خوشه‌هاي كهكشانها وجود دارد . در واقع تمام آنچه به صورت ستاره‌ها و اجزايشان ، سحابي‌ها و ابرهاي ميان - ستاره‌اي و ميان كهكشاني و تمام ماده عادي ، يا آن طور كه در فيزيك نام مي‌بريم ماده باريوني مي‌شناسيم ، فقط ۴ درصد جرم كل عالم است و ماده تاريك سهم بسيار بزرگي از جرم در كيهان را اشغال مي‌كند . به طور مثال در كهكشان راه شيري فقط ۱۰ درصد جرم به صورت ماده باريوني ، مانند ستاره‌ها و گازهاي ميان ستاره‌اي است و ۹۰ درصد ديگر را ماده تاريك تشكيل مي‌دهد . "

رابطه‌ سرعت چرخش ستارگان موجود در هر كهكشان با ابعاد كهكشان

ستاره شناسان موفق به شناسايي قانوني شده‌اند كه بر تمامي كهكشانهاي جهان حاكم است و بر اساس اين قانون هر چه ابعاد يك كهكشان بزرگتر باشد ، ستاره‌ها و توده‌هاي گاز موجود درون كهكشان نيز با سرعت بيشتري درون كهكشان دوران مي‌كنند . به گزارش سايت اينترنتي "نيوساينتيست"، محققان دانشگاه كاليفرنيا در "سانتا كروز" اعلام كردند كشف جديد نشان مي‌دهد صرف نظر از شكل كهكشان كه خواه به صورت بيضي مانند ، مارپيچ و يا ساير اشكال باشد ، قانون جديد در تمامي انواع كهكشانهاي موجود در جهان صدق مي‌كند . كشف جديد نشان مي‌دهد رابطه ميان ابعاد كهكشان و سرعت دوران ستارگان موجود در كهكشان ، در ميان تمامي انواع كهكشانهاي جهان رابطه ثابتي است و به علاوه اين ثابت از ميلياردها سال قبل تاكنون تغيير نكرده است ...
محققان اين دانشگاه در مطالعه ‪ ۵۴۴‬ كهكشان عظيم با اشكال و قدمتهاي مختلف و سنجش سرعت دوران ستارگان موجود در اين كهكشانها متوجه شدند به رغم ظاهر پرآشوب اين كهكشانها ، قانون مذكور در تمامي آنها صدق مي‌كند و هرچه ابعاد يك كهكشان بزرگتر باشد ، ستارگان و توده‌هاي گاز موجود در كهكشان نيز با سرعت بيشتري درون كهكشان حركت مي‌كنند . دانشمندان در اين مطالعه حتي وضعيت كهكشانهاي بسيار دور با فاصله ‪۸‬ ميليارد سال نوري تا زمين را بررسي كردند و متوجه شدند اين قانون در مورد آنها نيز صدق مي‌كند . نور كهكشانهايي كه در فاصله ‪ ۸‬ ميليارد سال نوري از زمين قرار گرفته‌اند در حقيقت پس از ‪ ۸ ‬ميليارد سال سفر در فضا هم اكنون به زمين مي‌رسد و بنابراين آنچه هم اكنون با دريافت نور اين كهكشانها مشاهده مي‌شود ، بيانگر وضعيت اين كهكشانها در ‪ ۸‬ ميليارد سال قبل است . دانشمندان با مطالعه اين قبيل كهكشانهاي قديمي نيز متوجه شدند بين ابعاد كهكشان و سرعت دوران ستارگان درون آنها ، ارتباط مستقيم وجود دارد . محققان در اين تحقيقات براي مطالعه كهكشانهاي ياد شده از چندين تلسكوپ مختلف از جمله تلسكوپ فضايي " هابل " و تلسكوپ "كك ‪ "۲ ‬در هاوايي ، استفاده كرده‌اند . "
در واقع اين اثر گرانشي بسيار نيرومندي را كه كيهان شناسان پيدا كرده‌اند مربوط به مركز يا بهتر است بگوييم دوران هسته كهكشان است و چون قوانين مكانيك كلاسيك و ... مربوط به جاذبه ، در مورد مراكز گرانش بدون دوران و يا با دوران ناچيز طرح شده است و نمي‌توانند گرانش مراكز جاذبه با دوران بالا را توجيه نمايند ( براي اينكه اين پديده دوران را در نظر نگرفته‌اند ) از اين رو كيهان شناسان مجبور شده‌اند اين گرانش را به ماده تاريك نسبت داده و به نظريه پردازي روي آورند ، ولي اصل قضيه ميتواند از اين قرار باشد كه قوانين مكانيك كلاسيك و ... در مورد گرانش ، با دوران مراكز جاذبه تغيير ميكنند و در اين مورد بخصوص ، همان شكل هندسي ترسيمي درست به نظر مي‌رسد ، يعني بردار دوران گرانش با افزايش فاصله تا محدوده‌اي مشخص ، افزايش مي‌يابد و به دنبال آن سرعت چرخش ستارگان در نواحي حاشيه‌اي كهكشان نيز ، بيش از انتظار افزايش نشان خواهد داد ، يعني روي دادي برعكس توجيه قوانين فيزيك كلاسيك و ... و بسيار دور از انتظار ما !اين پديده را بهتر توجيه نماييم !

در شكل فوق جسم A در حالت سقوط به مركز جاذبه ، دو برابر حالت قبلي به دور مركز گرانش چرخيده است و علت آن افزايش سرعت دوران ( زاويه‌اي ) مركز گرانش در نظر گرفته ميشود ، حال اگر سرعت دوران مركز جاذبه تا حد قابل توجهي افزايش داشته باشد خطوط مارپيچ به هم نزديك شده و در نهايت به دايره‌هاي بسته و تو در تو تبديل ميشوند ، يعني همان طور كه قبلا در مورد دوران ميادين الكتريكي توضيح داديم ، به اشكال زير توجه نماييد !

همانطور كه از شكل فوق بر مي‌آيد امتداد بردارهاي حركت جسم و بردارهاي دوران مركز گرانش ، بر هم منطبق و هم سو شده‌اند و در اين حال بخصوص ، اجسام به مركز جاذبه سقوط نكرده و همواره به دور مركز جاذبه خواهند چرخيد ، زيرا امتداد نيروي جاذبه از مركز خارج و خطوط ميدان گرانش تبديل به كمانهاي دايره‌اي و بي‌نهايت شده است كه اجسام هر چه قدر در آنها حركت كنند در نهايت به مركز جاذبه نخواهند رسيد ، در واقع مي‌توانيم چنين استنباط كنيم كه فضا - زمان پيرامون مراكز جاذبه انحنا پيدا نمي‌كند ، بلكه اين خطوط يا بردارهاي ميدان گرانش است كه پيرامون مراكز جاذبه دوار ( در حال چرخش ) انحنا مي‌يابند و بعد از خم شدن تقريبا به دايره يا كره تبديل ميشوند . مكانيك كلاسيك چنين استنباط ميكند كه براي اينكه يك جسم پيرامون مركز جاذبه به چرخش هميشگي در آيد ، مي‌بايست نيروي گريز از مركز ( جانب مركز ) آن برابر نيروي جاذبه مركز گرانش وارد بر آن شده و به شرايط بي وزني برسد و از اين رو شعاع چرخش و سرعت دوران ( زاويه‌اي ) جسم يا سرعت خطي آن محاسبه ميشود ، يعني معادلات زير :

ولي در اين حالت بخصوص فعلا ميتوانيم چنين فرض كنيم كه اجسام وارد كانالهاي گرانشي دايره‌اي شكل ميشوند ، كه تا حركت بي‌نهايت خود به مركز جاذبه نخواهند رسيد و از لحاظ قوانين فيزيكي چنين استنباط خواهند كرد كه بر روي خطوط مستقيم در حال حركت هستند و هر چه فاصله آنها از مركز افزايش يابد ، در نواحي حاشيه‌اي كهكشان با افزايش سرعت مواجه خواهيم شد .

اما موضوع مهم مطرح شده براي كيهان شناسان !

"اگر كاملترين شناختي را كه اكنون نسبت به نيروي گرانش داريم ، براي تبيين چگونگي چرخش كهكشانها به كار بگيريم با مسئله عجيبي مواجه خواهيم شد ، كهكشانها با چنان سرعتي در حال چرخشند كه بايد تا كنون مضمحل مي‌شدند به عبارت ديگر در كهكشانها آنقدر جرم وجود ندارد كه آنها را با سرعتي كه اكنون مشاهده ميكنيم به چرخش درآورد . ( ورا روبين ) اختر شناس موسسه كارنگي واشينگتن ، اولين كسي بود كه در دهه 1970 به اين مسئله عجيب و ناشناخته پي برد ، بهترين عكس‌العمل فيزيكدانان براي حل اين مسئله اين بود كه فرض كنند ماده بيشتري در فضاي درون كهكشانها وجود دارد ، ماده‌اي كه براي ما غير قابل مشاهده است اما مشكل اساسي در اينجاست كه تا كنون هيچ كس نتوانسته در مورد چيستي اين ماده توضيح قابل قبولي ارائه دهد . در واقع بايد گفت كه مسئله ماده تاريك شكافي اساسي را در دانش امروز بشر ايجاد كرده است . مشاهدات اختر شناسان حاكي از آن است كه ماده تاريك بايد حدود 90 درصد كل جرم جهان را تشكيل دهد و اين مسئله وحشتناكي است كه ما از ماهيت اين 90 درصد جرم جهان هيچ چيز ندانيم . "
اولا ، همانطور كه قبلا گفتيم ماده تاريك منشاء پيدايش ماده و پاد ماده و بهتر است بگوييم هيدروژن و پاد هيدروژن و .. مي‌باشد و در نهايت ماده تاريك با ادغام نوترونها در داخل سياه‌چاله‌ها پديدار خواهد شد ( مراجعه شود به واكنش هسته‌اي از نوع چهارم ) . دوما ما نبايد در مورد مراكز گرانشي دوار ( در حال چرخش ) به نگرش مكانيك كلاسيك و ... برگرديم ، براي اينكه در قوانين مكانيك كلاسيك چنين بيان ميشود كه اجرامي كه حول مركز گرانشي در حال چرخش هستند ، داراي نيروي گريز از مركز ( جانب مركز ) بوده كه اگر اين نيرو بيشتر از نيروي جاذبه ميدان وارد بر آنها باشد ، اجرام به طرف بيرون پرتاب خواهند شد و با يك چنين تصور و انديشه‌اي ، نيروي گرانشي به آن مقدار در هسته كهكشان رويت نمي‌شود كه برابر نيروي گريز از مركز ستارگان باشد و مانع از پرتاب آنها به طرف خارج از كهكشان شود ، پس اجرامي در داخل يا بيرون كهكشان بايد جبران اين كمبود را بكنند تا قوانين مكانيك كلاسيك در مورد كهكشانها جاري شود و اين ماده تاريك بايد خاصيت چسبي شكل هم داشته باشد تا اجرام داخل كهكشان را به هم پيوند دهد و مانع از گسيختگي آنها از همديگر شود . در حقيقت نيازي به اين مقدار جرم فراوان نيست ، براي اينكه با دوران ميادين گرانشي ، خطوط ميدان گرانش از خط مستقيم به دايره بسته و كره تبديل شده و مشكل بردارها و نيروهاي رو به بيرون و رو به داخل ( نيروي جاذبه و گريز از مركز ) تا حد قابل قبولي مرتفع ميشوند و از ديد قوانين واقعي حاكم بر ستارگان ، چنين استنباط ميشود كه آنها در امتداد خط راست در حال حركت هستند و از اين رو نسبيت در مورد انحناي فضا - زمان ، نظر جامعي نداده است و ما نمي‌توانيم با قوانين نسبيت نيز چرخش ستارگان در داخل يك سيستم كهكشاني را توجيه نماييم ، براي اينكه انحناي فضا - زمان موجود ، البته در صورت وجود به مراتب بيشتر از انحناي فضا - زمان پيش بيني شده از جرم هسته كهكشانها ميباشد ، و در نهايت مجبور به اعمال مقادير بسياري زيادي از جرم ، آن هم از نوع مجهول جهت برطرف كردن كمبود نيروي گرانش يا انحناي فضا - زمان هستيم و اين در حالي است كه درك و قبول انحناي فضا - زمان بسيار مشكل است ، ولي درك و فهم انحناي بردار و نيروي گرانش براي همگان بسيار سهل و آسان به نظر ميرسد ، پس اينك ميتوانيم قبول كنيم كه بردار گرانش در داخل فضا با دوران مركز جاذبه انحنا مي‌يابد و چون تمامي پديده‌ها در عالم نسبي به نظر ميرسند ، انحنا را بايد نسبت به چيزي اندازه گيري كنيم كه آن مستقيم و راست باشد و اين ايده‌آل است كه ما انحناي ميادين گرانشي را نسبت به خود فضا اندازه گيري كنيم و در نهايت اينكه ستارگان مجبور هستند در اين مسير انحنا يافته گرانشي حركت كنند و نمي‌توانند از آن خارج شوند و اگر ماده تاريكي هم درون يا بيرون كهكشان وجود داشته باشد ، به هر حال همانند ستارگان به چرخش در خواهد آمد و اصولا هر چيزي كه در حالت نرمال از خارج وارد كهكشان شود مجبور به هماهنگي با چرخش كهكشان است مگر اينكه نيروي مخالف چرخش كهكشان داشته باشد . در جايي كه روابط و معادلات رياضي و فيزيكي شناخته شده توسط ما نتوانند پديده‌ها را توجيه كنند ، هندسه حتما به كمك ما مي‌آيد . دوران ميادين گرانشي چيزي همانند گرد باد بسيار قوي است كه علي‌رغم اينكه همه چيز را به كام خود مي‌كشد ولي باعث چرخش آنها پيرامون مركز خود نيز ميشود .

دو عكس بالايي لحظاتي از گردباد مهيب كاترينا را نشان ميدهند كه خسارات بسيار سنگيني به بار آورد ، تشابهي كه مابين ساختار فيزيكي اين گردباد و كهكشانهاي مارپيچي موجود در عالم ديده ميشود ، حاكي از اين مسئله است كه نيروي دوران هسته كهكشانهاي موجود در عالم شايد قادر باشد چندين برابر جرم فعلي از ستارگان و گازهاي موجود را در خود جاي داده و آنها را پيرامون خود به گردش درآورد و با سرعت‌هاي بسيار بالا در كيهان حركت كند براي اينكه اين گردبادهاي زميني قدرت غير قابل تصوري دارند كه نياز به توضيح ندارد ، چه برسد به نيروي كهكشانهاي مارپيچي و منظور كردن جرم ناشناخته‌اي براي توجيه قدرت گرانشي فوق‌العاده زياد كهكشانها ، كمي دور از ذهن به نظر ميرسد .
قدر مسلم در زمان برسي و تحقيق در مورد نيروي گرانشي داخل كهكشانها ، ميبايست پديده دوران ميادين گرانشي را مد نظر داشته باشيم ، چرا كه به نوعي از طوفانهاي فوق‌العاده شديد گرانشي سرو كار داريم كه براي ما ناشناخته است و در نهايت ميبايست تاثير آن را بر كل ميدان گرانش منظور كنيم كه صد البته برسي اين پديده با قوانين مكانيك كلاسيك و ... كمي دشوار به نظر ميرسد . البته جهت شناخت كامل تاثيرات اين پديده نياز به تجهيزات پيشرفته‌اي داريم ، ولي بعد از مشخص شدن اين تاثيرات ، توجيه بسياري از پديده‌هاي فيزيكي كه به نوعي با گرانش سر و كار دارند سهل و آسان خواهد بود و نيازي به نظريه پردازي نخواهيم داشت و با توجه به ضعيف بودن ميدان گرانشي نسبت به ميدان الكتريكي و عدم دست رسي آسان به محيطي تقريبا خالي از اثرات گرانشي خارجي ، بهتر است اين تاثيرات را از دوران ميادين الكتريكي بر روي سطح سياره زمين شروع كرد ، چرا كه براي دوران ميادين گرانشي نيز نتايج مشابهي پيش بيني ميشود . و ما هرگز اين دو موضوع بسيار مهم را نبايد فراموش كنيم و آن اينكه 1- اگر طبق نظر كيهان شناسان 90 درصد كهكشان را ميبايست ماده تاريك تشكيل داده باشد تا نيروي گرانش آن مانع اضمحلال كهكشان شود ، پس اين ماده تاريك طبق اين نظريه ميبايست نيروي گرانشي قوي داشته باشد و به دنبال آن اين ماده ميبايست همانند گازهاي داخل ستارگان تجمع يافته و اجرامي را در آسمان تشكيل دهد و همچنين اين ماده مي‌بايست با ستارگان و سيارات ( ماده باريوني ) نيز اتحاد و تجمعي بر قرار كند كه اينچنين چيزي در عالم مشهود نيست ، پس نظريه ارايه شده به هيچ وجه نمي‌تواند معتبر باشد و صرفا يك خطا در محاسبات نجومي است 2- اين ماده تاريك خود مجبور است همانند ستارگان در كهكشان چرخش داشته باشد و چون گرانش دارد حتما جرم هم خواهد داشت و اين مسئله چرخش ماده پر جرم در كهكشان همراه و با سرعت ستارگان ، مشكل مضاعفي افزون بر مشكل قبلي به وجود خواهد آورد كه مجبوريم تا بي‌نهايت براي يك كهكشان جرم و گرانش منظور كنيم .

چه عاملي باعث خميدگي و انحناي نور ميشود ؟

طبق دانسته‌هاي فعلي " / اگر نور ستاره‌ بسيار دوري از نزديكي هاله ماده تاريك عبور كند ، نور خميده مي‌شود . ماده تاريك همچنين گاهي اوقات بصورت يك عدسي گرانشي بزرگ عمل ميكند و باعث ميشود كه يك ستاره درخشنده‌تر از وضع طبيعي خود ظاهر شود . به اين طريق با مشاهده ستارگان كم نور كه ناگهان درخشنده‌تر ميشوند ، ميتوان به وجود ماده تاريك پي‌برد . اندازه گيري ميزان خميدگي نور ، ميتواند بعنوان روشي براي محاسبه وزن كهكشانها و وزن ماده تاريك بكار رود ، كه رصدها نشان ميدهند كه اين خميدگي‌ها بسيار بيشتر از وزن كهكشانهاست و 90 درصد خميدگي‌ها ناشي از وجود ماده تاريك است .
اينك ما به جرات مي‌توانيم بگوييم كه نه ماده تاريك و نه انحناي فضا - زمان ، هيچ كدام علت اصلي خميدگي و انحناي نور در فضا نمي‌تواند باشد ، براي اينكه ماده تاريك جاذب نور است و به همين دليل اساسي رويت نمي‌شود و علت اصلي انحناي نور در فضا ، انحناي ميادين گرانشي به علت دوران مراكز گرانش ( اجرام ) است زيرا اين ميادين به اندازه‌ لازم قدرت براي چرخاندن و نگه داشتن ستارگان را داشته ، پس ميتوانند براي مسير حركت نور نيز خميدگي و انحراف ايجاد كنند و اصولا چون نسبيت خميدگي را صرفا به فضا - زمان به علت حضور جرم منسوب كرده است و از پديده دوران جرم يا بهتر است بگوييم دوران ميدان گرانش غافل شده است ، از اين رو كيهان شناسان مجبور به اعمال مقادير افزون بر نياز جرم در عالم و كهكشان براي توجيه اندازه خميدگي نور ميشوند كه وجود خارجي هم ندارد . در واقع اين جرم مجهول به علت نقص در معادلات فيزيكي موجود به دست مي‌آيد كه بزرگترين خطاي بشر در محاسبات فيزيك كلاسيك و فيزيك مدرن محسوب ميشود ، البته تا به امروز آنهم رقمي معادل 90 درصد مقدار واقعي ، به هر حال اين جرم بيش از اندازه آنگونه كه كيهان شناسان محاسبه كرده‌اند وجود خارجي ندارد و صرفا يك تصور و ذهنيت است ، آنهم براي اينكه قوانين مكانيك كلاسيك و نسبيت بر عالم حاكم بمانند و از اين موضوع كه شايد اين قوانين مطرح شده جهان شمول نباشند غفلت شده است ، اگر ميزان ماده تاريك در عالم به اين مقدار هم باشد ، حضور آن در ماهيت و مكان ديگري از عالم خواهد بود كه ما انتظار آن را نداريم . نور در هنگام عبور تحت تاثير كانالهاي گرانشي ، خميده و منحرف ميشود ، چرا كه استنباط اوليه اين است كه امواج الكترومغناطيس و گرانشي ماهيت و منشاء واحدي دارند و انحناي نور ربطي به نظريه انحناي فضا - زمان ندارد ، براي اينكه نسبيت چيزي به نام گرانش را قبول ندارد و معتقد است كه حضور جرم در فضا باعث انحناي فضا - زمان ميشود و اين انحناي فضا - زمان است كه اجرام و نور را به طرف خود مي‌كشد . امواج الكترومغناطيسي و ميدان گرانش قابليت تبديل شدن به يكديگر را دارند و ميتوانند بر هم تاثير گذار هم باشند و اصولا در قوانين نسبيت نمي‌توان انحناي ميادين گرانش را در فضا اعمال كرد ، براي اينكه فضا - زمان قبلا توسط حضور جرم انحنا يافته است ، يعني از ديدگاه نظريه نسبيت ، همانند ديدگاه مكانيك كلاسيك ، دوران جرم بر ميدان گرانش يا بهتر است بگوييم در انحناي فضا - زمان بي‌تاثير است ، براي اينكه سرعت دوران ( زاويه‌اي ) جرم يا مركز گرانش در تمامي معادلات ارايه شده توسط مكانيك كلاسيك و نسبيت ، مطرح و درج نشده است ، حتي معادله مقدار انحناي نور توسط جرم در نسبيت ، كه اين مسئله از نقاط ضعف قوانين فيزيك كلاسيك و فيزيك مدرن و در كل اندوخته فعلي بشر از علم فيزيك است ، و مسلما يك مركز ثابت گرانشي با يك مركز گرانشي دوار از لحاظ خواص فيزيكي ميتواند بسيار متفاوت باشد كه چنين پيش بيني ميشود كه يك ميدان گرانشي دوار ميتواند بيشتر از يك ميدان گرانشي تقريبا ثابت بر مسير نور تاثير گذار باشد و خواص بسيار جالبي از خود نشان دهد كه در آينده در مورد آن مطالبي ارايه خواهيم كرد . انحناي ميادين گرانشي از نظر هندسي خيلي توجيه پذيرتر از انحناي فضا - زمان در نسبيت است به اشكال زير توجه نماييد .

شكل سمت چپ انحناي خطي يك ميدان گرانشي را نشان ميدهد و شكل سمت راست انحناي كروي همان ميدان را نشان ميدهد كه از مقاطع و زواياي مختلف برش خورده است . اين در حالي است كه نسبيت شكل زير را براي انحناي فضا - زمان ارايه كرده است كه سطحي و دو بعدي به نظر ميرسد و اين در صورتي است كه فضا سه بعدي بوده و اصولا انحناي فضا - زمان قابليت رسم هندسي را ندارد ، بلكه پديده‌اي است كه مي‌بايست در ذهن تجسم و شبيه سازي شود ، در نتيجه توجيه هندسي خوبي هم نخواهد داشت .

به طور مثال اگر پرتو شعاع نور بر روي سطح افقي حركت كند ميتوان با شكل فوق انحراف آن را در جوار يك جرم توجيه نمود ولي اگر پرتو نور زير سطح افقي حركت كند يا به حالت عمودي بر جرم بتابد با شكل فوق نمي توان انحراف آن را توجيه نمود . ولي با اشكال ارايه شده مبني بر انحراف خطي و كروي ميدان گرانشي ، انحراف نور را تحت هر زاويه‌اي ميتوان توجيه كرد . يك سوال بسيار مهم كه مي‌توانيم در نظريه نسبيت مطرح كنيم اين است كه اگر ميدان گرانش يك جرم ، انحناي فضا - زمان حاصل آن در فضاي پيرامون است ، پس ميدان الكتريكي و يا الكترومغناطيسي حاصل از يك جسم باردار ساكن و يا در حال دوران در فضاي پيرامون چه خواهد بود ؟
سخن آخر اينكه اطلاعات ما در مورد ماهيت ماده تاريك و مقدار آن و حتي مكان حضور آن درست به نظر نمي‌رسد ، ولي قدر مسلم بيشتر از اينكه گرانش بر ماده تاريك تاثير گذار باشد يا ماده تاريك از خود خواص گرانشي نشان دهد ، امواج الكترومغناطيس با ماده تاريك برهمكنش قوي دارند و از اين رو ماده تاريك غير قابل رويت به نظر ميرسد مگر اينكه مابين منبع نور و ديد ناظر قرار گيرد و سايه آن آشكار شود كه در اين وضعيت ، ماده تاريك ميبايست از غلظت بالايي در فضا برخوردار باشد كه در غلظت پايين ، فقط پديده انحراف مشهود خواهد بود .

ميدان گرانش حجمي ، سطحي و خطي :

نيوتن فرض كرد كه نيروي گرانش زمين ، بر سطح كره‌اي بزرگ و در حال انبساط در همه جهات پراكنده است . بنابراين مساحت كره S كه شعاع آن r باشد ، برابر است با :
S=4πr²
يعني همان نيرويي كه موجب سقوط سيب به طرف زمين مي‌‌شود ، بر ماه نيز اعمال مي‌گردد . وي فرض كرد نيروي گرانش با عكس مجذور فاصله بين دو جسم متناسب است يعني :
F≈1/r²
اين تناسب به اين معني است كه اگر شعاع يك كره را دو برابر كنيم ، مساحت آن چهار برابر خواهد شد . پس اگر فاصله ما از مركز زمين دو برابر شود نيروي گرانشي مابين ما و زمين به يك چهارم حالت قبل كاهش پيدا خواهد كرد .
آنگاه نيوتن نتيجه گرفت كه نيروي گرانش ميان هر دو جسم موجود در جهان ؛ مستقيما متناسب با حاصل ضرب جرم‌هاي آنها است . سپس وي با وارد كردن يك ضريب ثابت ، تناسب را به تساوي تبديل كرد و قانون جهاني گرانش را به صورت زير ارايه داد :
F=Gm1m2/R²
كه در آن m1 و m2 به ترتيب جرم دو جسم ، R فاصله مركز دو جسم و G ثابت جهاني گرانش نيوتن است . لازم به ياد آوري است نيوتن فرض كرد ، جرم اجسامي كه به يكديگر نيروي گرانش وارد مي‌كنند در مركز آنها متمركز شده و از اين نظر مانند دو ذره عمل مي‌كنند .
ولي همانطور كه توضيح داده شد با مشاهده ساختار فيزيكي كهكشانها و سياه‌چاله‌هاي دوار ، چنين مشخص ميشود كه كليه اجرام پيرامون آنها ، تقريبا تمايل دارند تا بر روي سطح ( ديسك ) قرار گيرند نه سطح كره‌اي فرضي نيوتن ، كه مشاهدات نشان داده است مركز اين سطح يا ديسك ، هسته كهكشان و يا جرم نوتروني است و علت اين پديده دوران ميادين گرانشي است . به تصاوير زير توجه نماييد :

در واقع اين قانون گرانش نيوتن براي اجرامي با سرعت زاويه‌اي پايين ، مثل خورشيد و يا سياره زمين صادق است ، ولي چنين به نظر ميرسد كه نيرو و ميدان گرانشي يك جرم سنگين با سرعت زاويه‌اي نسبتا زياد ، از سطح يا حجم كروي به سطح يا محيط دايره‌اي تغيير شكل پيدا مي‌كند .

قبل از هر چيز ميبايست در مورد دو كسر m³/m² و m²/m توضيحاتي ارايه نمود . همانطور كه ميدانيم منظور از m متر ، m² متر مربع و m³ متر مكعب است . حاصل عمل m³/m² و m²/m بينهايت است براي اينكه در يك متر مربع ميتوان بينهايت خط به طول يك متر در نظر گرفت و همچنين در يك متر مكعب ميتوان بينهايت صفحه يك متر مربعي در نظر گرفت . در واقع اين كسرها بيشتر از اينكه مفهوم جبري داشته باشند و بتوان آنها را از حالت كسري خارج نمود ، مفهوم هندسي دارند و به بينهايت ميل مي‌كنند . از اين رو ما به اين نتيجه كلي ميرسيم كه اگر اجسام سنگيني همچون هسته كهكشانها و يا ستارگان نوتروني با سرعت زاويه‌اي بالايي دوران داشته باشند ، ميدان گرانشي آنها از حجم و سطح كروي به صفحه مسطح و خطوط دايره وار تغيير يافته ( يعني دوران ميادين گرانشي ) و شدت ميدان گرانشي شكل گرفته بر روي ديسك تشكيل شده ، فوق‌العاده افزايش مي‌يابد و اجرام پيرامون اين اجرام ميبايست با سرعت بيشتري به چرخند تا به طرف مركز گرانش جذب و سقوط نكنند . از اين رو قوانين گرانش نيوتني و حتي انحناي فضا - زمان نسبيت ، مفهوم و اعتبار خود را از دست مي‌دهند و نمي‌توانند اين پديده را توجيه كنند و اعمال ماده تاريك براي توجيه اين گرانش بيش از انتظار از ديدگاه فيزيك كلاسيك و مدرن ، بي مورد و غير ضروري است و هيچ نيازي نيست كه براي پايدار ماندن و حفاظت از اين قوانين ، جرم بسيار زياد آن هم از نوع مجهول اعمال كنيم .

در نمودار حجمي فوق ، كره سبز رنگ ميدان گرانش كهكشان راه شيري بدون دوران هسته را نشان ميدهد . استوانه آبي رنگ ( ديسك ) منطقه و حجمي است كه تقريبا تمامي اين ميدان گرانش به علت دوران هسته در آن تراكم پيدا نموده است و با توجه به شدت ميدان اندازه گيري شده بر روي مناطقي از اين ديسك ، طبق معادلات مكانيك كلاسيك و نسبيت ، كره قرمز رنگ براي اندازه گرانش كهكشان راه شيري پيشنهاد شده است ، كه مقدار گرانش آن 10 برابر جرم رويت شده در كهكشان است ، يعني 90 در صد خطا در محاسبات روز دنياي فيزيك ما انسانها . در واقع ميتوانيم به اين نتيجه كلي برسيم كه اگر سرعت خطي اجرام موجود در هسته كهكشان حول مركز ، به يك سوم سرعت نور برسد ، شدت ميدان گرانش در روي ديسك ايجاد شده 10 برابر خواهد شد ، پديده‌اي است كه مشاهده ميشود و پيدا كردن رابطه رياضي آن در آينده امكان پذير خواهد بود .
و نكته مهم اينجاست كه با افزايش مقدار R ، حاصل كسر 4R/3 و عبارت 2R نيز افزايش پيدا مي‌كند . يعني نمودار زير :

ولي اين افزايش مقدار R تا اندازه‌اي ميتواند ادامه داشته باشد و بعد از مسافتي وارونگي ميدان گرانشي روي داده و شتاب گرانشي ، تبديل به شتاب گرانشي منفي ميشود . يعني همان چيزي كه باعث انبساط شتابدار كيهان ميشود و از اين روز جهت توجيه انبساط عالم نيازي به نظريه انفجار بزرگ نداريم . هر جسم سنگين دوار در فاصله‌اي از خود اين ميدان ضد گرانش را پديدار و توليد مي‌كند كه اگر اينچنين نبود كيهان خيلي وقت پيش در هم فرو رفته و منهدم ميشد . اين همان چيزي است كه انرژي تاريك نام گرفته است و تا به امروز از ماهيت آن بي اطلاع بوده‌ايم . لازم به توضيح است كه از زمان نيوتن برخي از فيزيكدانان اعتقاد داشتند كه در مقابل گرانش كه يك نيروي جاذبه است و مي‌بايست موجب فرو ريزش جهان شود ، يك نيروي دافعه وجود دارد كه مانع درهم ريختن جهان مي‌شود و جهان پايدار باقي مي‌ماند . در هر صورت نه مخالفين جهان پايدار براي ادعاي خود دليل داشتند و نه طرفداران آن مي‌توانستند آنرا اثبات كنند . اين نيروي دافعه‌اي گرانشي ، برون كهكشاني ميباشد و مربوط به داخل كهكشان نمي‌شود . خود نيوتن در اواخر زندگي خود متوجه نقص قانون گرانش خود شده بود ، براي اينكه برد اين نيروي گرانش در اين قانون بينهايت بوده و تجميع اين نيروها در نهايت براي كيهان مشكل ساز خواهد شد .
ما بايد به ياد داشته باشيم كه شكل ميدان گرانشي در پيرامون يك جرم دوار ( با سرعت زاويه‌اي ) ، يكسان و همگن توسعه نمي‌يابد ، بلكه چيزي شبيه به تصوير زير است .

منطقه آبي رنگ گرانش كروي ، منطقه سبز رنگ گرانش بيضوي ، منطقه زرد رنگ گرانش در روي ديسك و منطقه قرمز رنگ گرانش منفي را نشان مي‌دهد كه البته اين ميدان گرانش منفي تا بينهايت ادامه يافته و باعث انبساط شتاب دار كيهان ميشود .
با فرض اينكه يك ستاره ، دوران ( سرعت زاويه‌اي ) ناچيزي داشته باشد ، ممكن است كه سيارات در مسيرهاي ( مدارهاي ) مخالف يكديگر چرخش داشته باشند ، چرخش ماهواره‌ها در جهت مخالف يكديگر به دور سياره زمين دليلي بر اين مدعاست و لازم نيست كه تمامي اين مسيرها ( مدارها ) بر روي يك صفحه ( ديسك ) باشند ، اين مدارها ميتوانند با هم زاويه نيز داشته باشند ، ولي در مورد كهكشانها كه هسته آنها با سرعت خطي تقريبا 3/1 سرعت نور در حال دوران و چرخش است ، ممكن نيست كه ستارگان در مسيرهاي مخالف يكديگر چرخش داشته باشند . براي اينكه ميادين گرانشي هسته كهكشانها در اين وضعيت دوران پيدا كرده و ستارگان مجبورند كه فقط در يك جهت چرخش داشته باشند . اين موضوع و پديده ، دليل قانع كننده‌اي براي اثبات نظريه دوران ميادين گرانشي ميباشد ، چرا كه تمامي ستارگان مجبورند در روي ديسك چرخش داشته باشند و ممكن نيست كه مدار چرخش آنها با يكديگر زاويه‌اي را تشكيل دهد .

منبع:

1-محمدرضا طباطبايي 19/6/86
2-http://www.ki2100.com
3-http://www.articles.ir

/س