فروشگاه محصولات آموزشی و سرگرمی

فروشگاه اینترنتی دانش لند | خرید کتاب کمک درسی | خرید بازی فکری | خرید کتاب کودک و نوجوان

کتاب کمک آموزشی و عمومی | بازی فکری | چند رسانه ای

پیشنهاد ویژه
14/00

نظریه معروف استیون هاوکینگ درباره سیاه چاله اثبات شد

خلاصه:

یکی از مشهورترین نظریه های استیون هاوکینگ با استفاده از نوسان های موجود در فضا زمان که بر اثر ادغام سو سیاه چاله دوردست به وجود آمدند، ثابت شد.

نظریه معروف استیون هاوکینگ درباره سیاه چاله اثبات شد
انواع بردگیم و بازی های رومیزی کتاب های تست آزمون سراسریتخفیف کتاب های گاج و کلاغ سپیدآموزش نرم افزارهای تخصصی و کاربردی منابع آزمون تیزهوشان و مدارس نمونهمنابع آزمون کاردانیانواع بازی های ساختنی و لگو انواع بازی های کارتی دی وی دی های آموزشی کمک درسی کتاب های داستان برای نوجوانان و کودکان کتاب تست کنکور هنر
استیون هاوکینگ نظریه مساحت سیاه چاله را در سال 1971 براساس نظریه نسبیت عام اینشتین ارائه کرد. بر اساس این نظریه، غیرممکن است مساحت سطح یک سیاه چاله به مرور زمان کاهش پیدا کند. این قانون رابطه نزدیکی با قانون دوم ترمودینامیک دارد؛ به همین دلیل فیزیک دانان زیادی به آن علاقه مند شدند. بر اساس قانون دوم ترمودینامیک، آنتروپی یا بی نظمی یک سامانه بسته همیشه درحال افزایش است. آنتروپی سیاه چاله متناسب با مساحت سطح آن است؛ در نتیجه هر دو باید افزایش پیدا کنند.
براساس پژوهشی جدید، اثبات قانون مساحت می تواند سرنخ هایی معناداری از قوانین مخفی حاکم بر جهان را آشکار کند. به نظر می رسد قانون مساحت با دیگر نظریه های اثبات شده و مشهور هاوکینگ فاصله دارد: سیاه چاله ها در بازه زمانی طولانی تبخیر می شوند؛ در نتیجه محاسبه منبع تناقض دو نظریه می تواند از فیزیکی جدید پرده بردارد. به گفته ماکسیمیلیانو ایسی، مولف ارشد مقاله و اختر فیزیک دان موسسه فناوری ماساچوست:

مساحت سطح سیاه چاله کاهش نمی یابد؛ این قانون مشابه قانون دوم ترمودینامیک است. همچنین براساس قانون پایستگی انرژی جرم سیاه چاله کاهش نمی یابد. این کشف می تواند بسیار بنیادی باشد. سیاه چاله ها دارای آنتروپی هستند و این آنتروپی متناسب با مساحت آن ها است. این تناسب نه تنها جذاب است؛ بلکه می تواند حقایقی عمیق درباره جهان را آشکار کند.

مساحت سطح سیاه چاله براساس مرزی موسوم به افق رویداد تعیین می شود که فراتر از آن هیچ چیز، حتی نور وجود ندارد و نمی توان از گرانش قدرتمند آن گریخت. براساس تفسیر هاوکینگ از نظریه نسبیت عام، با افزایش مساحت سطح سیاه چاله همراه با جرم و از آن جا که هیچ شی ورودی به سیاه چاله نمی تواند از آن خارج شود، مساحت آن کاهش نخواهد یافت؛ اما مساحت سطح سیاه چاله با چرخش بیش تر آن کاهش می یابد؛ در نتیجه پژوهشگرها این پرسش را مطرح می کنند که آیا می توان شیئی داخل سیاه چاله انداخت که به اندازه کافی سخت باشد و بتواند چرخش سیاه چاله را به حدی برساند که مساحت آن را کاهش بدهد. به گفته ایسی:

حتی اگر اسپین (چرخش) را افزایش دهید، این چرخش برای موازنه جرم اضافه شده کافی نیست. هرکاری که انجام بدهید، جرم و چرخش به افزایش مساحت سطح می انجامد.

پژوهشگرها برای تست این نظریه به تحلیل امواج گرانشی یا نوسان های موجود در بافت فضا و زمان پرداختند که ۳/۱ میلیارد سال پیش بر اثر برخورد دو سیاه چاله عظیم به وجود آمدند. این دو سیاه چاله با سرعتی بالا به سمت یکدیگر حرکت می کردند. امواج گرانشی برای اولین بار در سال ۲۰۱۵ از طریق رصدخانه موج گرانشی با تداخل سنج پیشرفته لیزری کشف  شدند؛ شعاعی لیزری به طول ۳۰۰۰ کیلومتر که براساس تغییر طول مسیر می تواند کوچک ترین انحراف های فضازمان را ثبت کند.


 
پژوهشگرها با تقسیم سیگنال به دو بخش قبل و بعد از ادغام سیاه چاله ها، به محاسبه جرم و چرخش دو سیاه چاله اصلی و سیاه چاله ترکیبی پرداختند. این آمار به آن ها امکان محاسبه مساحت سطح هر سیاه چاله را قبل و بعد از برخورد داد. به گفته ایسی:

با چرخش سریع تر سیاه چاله ها به دور یکدیگر، دامنه امواج گرانشی افزایش می یابد؛ تاجایی که با برخورد سیاه چاله ها امواج به شکل چشمگیری افزایش می یابند. نتیجه سیاه چاله ای جدید با وضعیتی برانگیخته است که می توان نوع نوسان آن را بررسی کرد؛ درست مانند به صدا در آوردن یک زنگوله. گام های مشخص و مدت زنگ ها از ساختار زنگ و ترکیب آن می گویند.

براساس شواهد، مساحت سطح سیاه چاله جدید بیش تر از دو سیاه چاله اولیه بود. در نتیجه قانون مساحت هاوکینگ با حد اطمینان بیش از ۵ درصد اثبات می شود. به نقل از پژوهشگرها، نتایج کاملا منطبق انتظارات است. نظریه نسبیت عام نقش موثری در توصیف سیاه چاله ها و دیگر اجرام بزرگ آسمان دارد؛ اما راز واقعی زمانی آشکار می شود که بخواهیم نظریه نسبیت عام (قانون اجرام بزرگ) را با مکانیک  کوانتوم (قانون اجرام بسیار کوچک) تطبیق بدهیم. در این صورت اتفاق های عجیبی رخ خواهد داد و قوانین بدون انعطاف کنونی زیر سوال خواهند رفت.
براساس نظریه نسبیت عام، سیاه چاله ها نمی توانند کوچک شوند؛ اما براساس مکانیک کوانتوم می توانند. استیون هاوکینگ مفهومی به نام تابش هاوکینگ توسعه داد که براساس آن، مهی از ذرات از طریق اثار عجیب کوانتومی در لبه های سیاه چاله ها منتظر می شوند. این پدیده منجر به کوچک شدن سیاه چاله ها می شود و درنهایت طی بازه ای طولانی تر از عمر جهان، سیاه چاله ها تبخیر می شوند. این بخیر در بازه های زمانی بسیار طولانی رخ خواهد داد و قانون مساحت را در کوتاه مدت نقض خواهد کرد؛ اما این دلیل هم نتوانست فیزیکدان ها را قانع کند. به گفته ای سی:

از نظر آماری، در طول بازه ای بسیار طولانی قانون مساحت نقض می شود. درست مانند جوشیدن آب است. بر اثر تبخیر آب، بخار از ظرف بلند می شد؛ اما اگر صرفا به ناپدید شدن آب نگاه کنید، این طور به نظر می رسد که آنتروپی ظرف در حال کاهش است؛ اما اگر بخار را هم حساب کنید، آنتروپی کلی افزایش می یابد. همین مسئله برای سیاه چاله ها و تابش هاوکینگ هم صدق می کند.

از آن جا که قانون مساحت برای بازه های زمانی کوتاه تا متوسط ارائه شده است، گام بعدی پژوهشگرها تحلیل داده های به دست آمده از امواج گرانشی برای رسیدن به دیدگاه های عمیق تر درباره سیاه چاله ها خواهد بود. به گفته ای سی:

من تحت تاثیر تناقض بالای سیاه چاله ها هستم. این اجرام بسیار پیچیده و اسرار آمیز هستند؛ اما در عین حال ساده ترین اجرام موجود در جهان به شمار می روند. این اجرام محل برخورد گرانش و مکانیک کوانتوم هستند؛ به همین دلیل سیاه چاله ها زمینه مناسبی را برای درک واقعیت فراهم می کنند.

 
منبع: LiveScience
مترجم: شروین محمدی‌مقدم
 

ارسال نظر

ارسال نظر

5/5 0 0 0