انجمن نجوم دانشگاه آزاد بناب

تا به حال شده بخواهید از راه دور خود را به شخصی برسانید و بلافاصله. به او سیلی بزنید؟

معمولا" بسیار دشوار است. اما اگر هر دو روی مقداری آب ایستاده باشید، خیلی سخت نیست. شما به آب ضربه می زنید، آب موج درست می کند، موج به سمت حریف شما حرکت می کند و به جای شما به او سیلی می زند. یا احتیاجی به آب هم نیست. شما با هوا هم می توانید چنین کاری را انجام دهید. هرچند که خیلی تاثیر گذار نیست.

و شما می توانید این کار را در یک خلاء کامل انجام دهید.

کلید کار در اینجا ماهیت فضا-زمان است. من پیش از این در مورد اهمیت فضا-زمان گفتگو کرده ام. اینکه چطور فضا و زمان در یک تکه پارچه واحد، که در میان ابدیت در چهار بعد بسط پیدا می کند، یکی می شوند. این جادویی بود که اینشتین را قادر ساخت تا نظریه نسبیت خاص خود را توسعه دهد. اما برای همگانی تر کردن نسبیت خاص ، اینشتین می بایست پرش دیگری می کرد:

فضا-زمان فقط یک صحنه ثابت و بی تحرک نیست؛ که تنها پشت صحنه ای برای بازی تمام ذرات و نیرو ها دور و برش باشد.

توضیح عکس:برهم کنش دو جرم در فضا-زمان

در نسبیت عام، فضا-زمان پویا و متحرک است. صحنه هم خود، یک بازیگر است. می تواند پیچ و تاب بخورد و خمیده شود. می تواند موجی باشد، این پاسخی است برای حضور ماده و انرژی، و می تواند رفتار همان ماده و انرژی را تحت تاثیر قرار دهد. دقیقا" همانطور که شما می توانید. فضا-زمان یک شیء است.

فضا-زمان یک کف چوبی نیست، یک ترامپولین است. زیر پای شما خم و منحنی می شود و این خمیدگی روی حرکت اشیاء اطراف شما تاثیر می گذارد. بفرمائید: در مرکز یک ترامپولین بایستید، و چند توپ و توپک در اطراف بریزید. ببینید چطور مسیر حرکتشان موج دار می شود. تبریک- شما یک زندگی هستید، نسخه آزمایشی نسبیت عام را تنفس کنید.

درست مثل هرچیز پویای دیگر، مثل آب یا هوا، فضا-زمان اجازه می دهد امواج از میانش عبور کند. اما چه امواجی؟

خوب، امواج آبی امواجی هستند که از آب ساخته شده اند. امواج هوا، امواجی هستند که از هوا ساخته شده اند. امواج فضا-زمانی امواجی هستند که. درست حدس زدید: از فضا-زمان ساخته شده اند.

من احساس می کنم که نیاز هست تا توجه داشته باشید که این یک پیش بینی بزرگ از جانب نسبیت عام است، و هیچوقت در جاذبه محض نیوتونی صحبتی از آن به میان نیامده است. در حقیقت، من کاملا" مطمئنم که آیزاک نیوتون شما را حتی برای ذکر چنین مطلبی هم زندانی می کرد.

شما می توانید به یک موج به عنوان اختلال در هر دو مورد فضا و زمان بنگرید. شما در یک نقطه در اقیانوس شناور هستید و با هر عبور قله موج، بالا و پایین خواهید شد. از بالکن پنت هاوس خود یک عکس از اقیانوس بگیرید. یک لحظه یخ زده در زمان؛ و شما کشش الگوی موج به سمت افق را می توانید ببینید. اما اگر شما در حال تغییر جسم شناور خود در میانه آب هستید، ملاحظه خواهید کرد که بدون وجود داشتن یک کشش روان و سیال در اطراف شما، عملا" کمابیش در یک نقطه باقی خواهید ماند. در حال بالا و پایین رفتن؛ بله، اما همیشه به جایی که شروع کردید باز می گردید. امواج شیء را انتقال نمی دهد. آنها انرژی را انتقال می دهند. این چیزی است که وسیله سیلی زدن را فراهم می آورد.

امواجِ در یک خط ساحلی، نتیجه ضربات طوفانهای وحشی دور به آب، یا بادهای خیلی دور که سراسر سطح را می سایند، هستند. شما طوفان را نمی توانید ببینید. اما هنوز هم می تواند قسمتی از انرژی اش را به شما منتقل کند.

اما امواج گرانشی (توجه داشته باشید، آنها امواج جاذبه نیستند. آن اسم قبل از بوجود آمدن نسبیت عام در نظر گرفته شده است)، همانند هستند. آنها شما را بالا و پایین می برند. بسیار خوب، تقریبا". بیشتر شبیه داخل و خارج شدن است. یا کشش- فشار، انگار فضا-زمان در حال بازی با Silly Putty است. چنانکه یک موج گرانشی از داخل شما عبور می کند، شما به معنای واقعی کلمه کشیده وفشرده می شوید. دوباره و دوباره.

اما چگونه یک مجموعه موج ساده در فضا-زمان می تواند شما را به این صورت تحت تاثیر قرار دهد؟ از چه نیرویی استفاده می کند؟ از جاذبه استفاده می کند. چون این همان چیزی است که جاذبه هم از همان است: پیچ و خم فضا-زمان. و اگر فضا-زمان در حال تکان خوردن است، پس شما در حال آهسته تکان خوردن هستید.

ساختن موج گرانشی بسیار ساده است. فقط به اطراف حرکت کنید. می بینید؟ من گفتم آسان بود! اما برای ساختن حتی یکی، بطور قابل توجهی سخت است. این موضوع کمک می کند تا سنگین شود. مثل سنگینی سیاه چاله.

یک سیاهچاله فقط آنجا می نشیند. از کار خودش مراقبت می کند. قصد درست کردن امواج را ندارد. دقیقا" مانند ایستادن شما در مرکز استخر. اما اگر که سیاهچاله شروع به حرکت کند- حرکت مارپیچ در یک دوره برخورد با یک جسم مشابه- مثل یک ناقوس فضا-زمان را به صدا در می آورد.

آن امواج با سرعت نور سرتاسر فضا-زمان را در می نوردند. در نهایت سرتاسر زمین را جاروب می کنند. اما حتی پیدا کردن امواج بزرگِ مهمترین وقایع در گیتی سخت است. منظور من این است که، مثل شما نیست، یا من احساس می کنم بطور مداوم، دقیقه به دقیقه بلندتر و کوتاه تر می شود. ، اگر آنها با اندازه کافی قوی بودند شما باید آنها را احساس می کردید.- یا اگر به اندازه کافی بد شانس بودید که به واقعه ادغام نزدیک می شدید.- اما حتی سنگین ها در جهان ما فقط نسیم های فضا-زمانی عریان تولید می کنند.

این بدان معنا نیست که ما قبلا" شواهدی از امواج گرانشی ندیده ایم. جایزه نوبل فیزیک در سال 1993 به کشف غیر مستقیم این امواج اعطا شده بود. یک تپ اختر در حال گردش به دور یک ستاره نوترونی، بطور پیوسته با تکان دادن فضا-زمان تحتانی شان انرژی از دست می دهد، که این دلیل سقوط آهسته آنها به سمت یکدیگر است.

آنچه ما با آزمایشاتی مانند رصدخانه تداخل سنج لیزری امواج گرانشی(LIGO)  بدان امیدواریم، مشاهده مستقیم امواج گرانشی با حرکات نامنظم بر روی زمین است. تصور کنید تمام رویدادهای خارق العاده در کیهان اتفاق بیفتد: برخورد سیاه چاله ها، منفجر شدن ستارگان بزرگ، حتی کم نورترین زمزمه ها از نخستین لحظات عالم. اما در پشت لایه های متراکم گازهای غیر قابل رسوخ قرار گیرند یا در عمق زمان کیهانی دفن شوند، غیر قابل دسترسی باقی می مانند. غیر قابل دسترس برای نجوم سنتی. اما امواج باقی می مانند.

توانایی مشاهده مستقیم امواج گرانشی چشم بندها را رو به یکی از آخرین پنجره های بزرگ رو به گیتی، بر می دارد. به ما این اجازه را می دهد تا اصول جاذبه را در برخی از دورترین نقاط کیهان مطالعه کنیم. چه شگفتی برای ما برملا خواهد شد؟ با چه معماهای جدید مواجه خواهیم شد تا ما را مات و مبهوت کنند؟

آسمان بالای سر با صداهای خشن و ناهنجاری که بوسیله ناقوسهای بی شماری ایجاد می شود، در حال زنگ خوردن است. هر کدام با توجه به رویدادی که آن را به وجود آورده یک امضای منحصر به فرد دارد. آن امواج اطراف ما را جاروب می کنند و از میان ما عبور می کنند. به آرامی و با ظرافت فضا-زمان زیر پای ما و داخل بدن ما را خمیده می کنند.

جایی در اعماق فضا، یک سیاهچاله در تلاش است تا به شما سیلی بزند. به آرامی و نوازش گونه، اما با این وجود به شما سیلی می زند. می توانید احساسش کنید؟