تلسکوپ فضایی کپلر، اتمسفر یک سیاره فراخورشیدی را ثبت کرد

تصویر بزرگ

تلسکوپ فضایی کپلر، اتمسفر یک سیاره فراخورشیدی را ثبت کرد

تلسکوپ فضایی جدید ناسا، کپلر، توانست اتمسفر یک سیاره فرا خورشیدی ناشناس را شناسایی کرد. تلسکوپ فضایی کپلر طی انجام ماموریت خود برای شناسایی سیاره های شبه زمینی موفق به ثبت یکی از نزدیک ترین تصاویر از سیاره فراخورشیدی HAT-P-7 شد. تلسکوپ مدارگرد کپلر ناسا در این سیاره که ورای منظومه خورشیدی در حرکت بوده و بر مدار ستاره خود در گردش است، موفق به ردیابی لایه اتمسفری شده است. این سیاره در فاصله هزار سال نوری از زمین قرار گرفته است. به گفته ناسا این یافته تلسکوپ کپلر نشان دهنده توانایی بالای این تلسکوپ در انتقال اطلاعات دقیق از دورترین اجرام کیهانی در کهکشانها است که این توانایی به تدریج باعث می شود دانشمندان بتوانند سیاره های شبه زمینی خارج از منظومه خورشیدی را شناسایی کنند. تلسکوپ کپلر 6 مارچ 2009 از پایگاه فضایی کیپ کاناورال در فلوریدا به مدار پرتاب شده و به مدت سه سال به جستجوی سیاره های شبه زمینی در میان فضا خواهد پرداخت. کپلر با تمرکز بر روی سیاره هایی که ابعادی مشابه ابعاد زمین داشته و از خورشید خود فاصله زیادی دارند تلاش دارد سیاره ای جدید را با داشتن نشانه هایی از وجود آب کشف کند. سیاره HAT-P-7 هر 2.2 روز یک بار در مدار ستاره اش حرکت کرده و فاصله آن تا ستاره اش 26 بار نزدیکتر از فاصله زمین تا خورشید است. به دلیل حرارت بالا و ابعاد خاص اخترشناسان نام ژوپیتر داغ را بر روی این سیاره گذاشته اند در عین حال حرارت سطح این سیاره با حرارت عوامل حرارت زا در انواع کوره ها برابری می کند. بر اساس گزارش InformationWeek، ناسا اعلام کرد اطلاعات جدیدی که کپلر از این سیاره و اتمسفرش به دست آورده است می تواند در مطالعه بی سابقه ژوپیتر داغ با جزئیاتی بالا بسیار تاثیر گذار باشد.

برچسب ها: تلسکوپ فضایی کپلر، اتمسفر یک سیاره فراخورشیدی را ثبت کرد، نجوم،

قوانین کپلر

دید کلی

در اوایل قرن هفدهم ، پیش از آنکه نیوتن قوانین حرکت خود را کشف کند، کپلر سه قانون اساسی خود را که برای توصیف حرکت سیارات بکار می‌رفت، اعلام کرد. کپلر این قوانین را از رصدهای دقیق و پر دامنه‌ای که تیکو براهه از حرکت سیارات انجام داده بود، استنتاج کرد. قوانین کپلر پایه و اساس قوانین نیوتن و مکانیک کلاسیک برای توضیح حرکات سیاره‌ای است.

یوهانس کپلر (1630-1571) ، ستاره شناس آلمانی ، نشان داد که سیارات در مسیرهایی بیضوی حرکت می‌کنند و خورشید در یکی از کانونهای بیضی قرار دارد. پس از مشاهده مدار مریخ ، او همچنین نشان داد که خط فرضی میان سیاره و خورشید در زمانهای مساوی مناطق مساوی بیضی را قطع می‌کند، زیرا هنگامی که سیاره به خورشید نزدیکتر می‌شود، سریعتر حرکت می‌کند. بالاخره او نشان داد که چگونه زمان گردش سیاره در مدار خورشید (دوره تناوب مداری) با فاصله افزایش می‌یابد. این کشفها به قوانین حرکت سیاره‌ای کپلر معروف شدند.

مناطق مساوی کپلر نشان داد که حرکت سیاره از نقطه A به B با حرکتش از C به D به یک اندازه است. مناطق آبی رنگ هم اندازه‌اند.

قانون اول کپلر

اگر حرکت یک سیاره را مد تظر قرار دهیم، ملاحظه می‌شود که تنها نیرویی که بر یک سیاره وارد می‌شود، نیروی گرانشی حاصل از خورشید و سیارات دیگر است، که مقدار این نیرو بر اساس قانون جهانی گرانشی تعیین می‌شود. همچنین می‌دانیم که نیروی گرانشی یک نیروی مرکزی متناسب با عکس مجذور فاصله است. لذا طبیعی است که مسیر حرکت باید به صورت مقاطع مخروطی باشد.

حال اگر معادلات حرکت را نوشته و آنها دقیقا حل کنیم، ملاحظه می‌شود که مسیر حرکت بیضی شکل است، که مشخصات این بیضی از قبیل خروج از مرکز و پارامترهای دیگر قابل محاسبه است. بنابراین قانون اول کپلر به این صورت بیان می‌شود که سیارات در مدارهایی بیضی شکل حرکت می‌کنند که خورشید در یکی از کانونهای آن قرار دارد.

قانون دوم کپلر

دیدیم که نیروی وارد بر یک سیاره از نوع نیروهای مرکزی است. یک پیامد این قضیه را می‌توان این گونه بیان نمود که چون نیرو مرکزی است، لذا گشتاور نیروی وارده که برابر با تغییرات زمانی اندازه حرکت زاویه‌ای است باید صفر باشد. بنابراین اندازه حرکت زاویه‌ای مقدار ثابتی است. همچنین بقای اندازه حرکت زاویه‌ای بر قرار متضمن ثابت بودن خهت آن می‌باشد، لذا حرکت در یک صفحه خواهد بود. با استفاده از بقای اندازه حرکت زا ویه‌ای می‌توان سطح جاروب نشده بوسیله یک بردار شعاعی را که از خورشید تا سیاره امتداد دارد، بدست آورد.

بنابراین قانون دوم کپلر را می‌توان به این صورت بیان کرد که سطح جاروب شده بوسیله بردار شعاعی خورشید تا سیارات در زمانهای مساوی ، یکسان است. در واقع می‌توان گفت که قانون دوم کپلر نتیجه‌ای از قانون بقای اندازه حرکت زاویه‌ای است.

قانون سوم کپلر

گفتیم که مسیر حرکت سیارات به دور خورشید، مسیرهای بیضی شکل هستند. هر بیضی به وسیله قطر و خروج از مرکز شناخته می شود . حال اگر بتوانیم دوره تناوب حرکت سیاره را برحسب فطر بزگ بیضی پیدا کنیم، ملاحظه می کنیم مربع دوره تناوب حرکت سیاره با توان سوم با مکعب نصف قطر بزرگ بیضی متناسب است. این بیان به عنوان قانون سوم کپلر معروف است و به این صورت بیان می‌شود که مربع زمان تناوب چرخش سیارات به دور خورشید با مکعب نصف محور بزرگ بیضی متناسب است.

رابطه قوانین کپلر و قوانین نیوتن

قوانین کپلر را به راحتی می‌توان از قوانین حرکت نیوتن و قانون جهانی گرانشی وی بدست آورد. مسئله عکس یعنی استنتاج قوانین نیرو از قوانین کپلر و قانون حرکت ، مسئله ساده‌تری است و از نظر تاریخی اهمیت بسیاری دارد. چون از این راه بود که نیوتن قانون گرانشی را نتیجه گرفت.

انحراف از قوانین کپلر

با در نظر گرفتن این حقیقت که مسئله نیروی مرکزی ، نوعی آرمان سازی مسئله فیزیکی واقعی است، لذا انتظار داریم که حرکات سیارات اندک انحرافی از قوانین کپلر داشته باشند. اول اینکه فرض کرده‌ایم که خورشید ساکن باشد، حال آنکه در واقع ، در اثر جاذبه سیارات ، باید حرکت لنگی وار خفیفی داشته باشد. این اثر حتی در مورد سیارات بزرگ ناچیز است و بوسیله روشهای قابل تصحیح می‌باشد.

دوم اینکه سیاره‌ای مانند زمین ، علاوه بر کشش خورشید تحت تأثیر نیروی جاذبه سیارات دیگر نیز قرار دارد. از آنجا که جرم حتی سنگینترین سیارات فقط چند درصد جرم خورشید است، این نیروی جاذبه موجب می‌شود که انحرافات کوچک ، ولی قابل اندازه گیری از قوانین کپلر ایجاد گردد. این انحرافات را می‌توان حساب کرد و با رصدهای دقیق به خوبی توافق دارد. در واقع برخی از سیارات مانند نپتون و پلوتون بخاطر همین اثری که بر حرکت سیارات دیگر داشتند، کشف شدند.

کاربرد قوانین کپلر

با استفاده از قوانین کپلر می‌توان مدار حرکت سفینه‌های فضایی را پیشگویی نمود. به این مشخصات مداری را که سفینه پیرامون خورشید خواهد پیمود با استفاده از محاسبات ریاضی تعیین می‌شود. البته این مسئله را در مورد اجرام سماوی مانند سیارات نیز می‌توان انجام داد.

برچسب ها: قوانین کپلر، بزرگان نجوم وفیزیک، نجوم،

یوهان کپلر

یوهان کپلر
متولد	۲۷ دسامبر ۱۵۷۱ Weil der Stadt نزدیک اشتوتگارت ، آلمان
مرگ	۱۵ نوامبر ۱۶۳۰ (۵۸ سالگی) رگنسبورگ ، باواریا، آلمان
ملیت	آلمانی
رشته فعالیت	ستاره‌شناسی ، طالع‌بینی ، ریاضیات و فلسفه طبیعی
دلیل شهرت	قوانین کپلر
امضا

یوهانس کپلر (به آلمانی: Johannes Kepler) دانشمند و ریاضیدان و منجم سرشناس آلمانی بود.

زندگی

• مذهب = کلیسای لوتران

او که توسط تیکو براهه در رصدخانه سلطنتی استخدام شده بود، در موقعیتی استثنائی قرار داشت و انبوهی از اطلاعات رصدی دقیق تیکو براهه در دسترس وی بود. کپلر به مدل براهه اعتقادی نداشت و می‌دانست که مدل خورشیدمرکز کپرنیک با قوانین ریاضی و نتایج رصدی مطابقت خوبی دارد. اما او که فردی مذهبی بود و اعتقادات کهن دینی درباره زمین مقدسی که مرکز عالم قرار داده شده بود، در اعماق وجودش لانه داشت به سختی می‌توانست خود را به پیروی از این مدل جدید قانع کند و از طرفی هم نمی‌توانست آنچه را می‌دید انکار کند.

تا بدان روز به جز مدل بِهاسکارای هندی و سجزی سیستانی، همه مدلها، مدار گردش سیارات و ستاره‌ها به دور جرم مرکزی را دایره می‌دانستند. دایره شکل مقدسی بود که از هر طرفی هماهنگی داشت و این موضوع از نظر آنها با نظم آفریننده همخوانی بیشتری از خود نشان می‌داد. کپلر نیز به پیروی از همین عقیده به سختی تلاش می‌کرد تا حرکت سیاره مریخ را در مدلهای گوناگونی که تا آن روز ارائه شده بود توجیح نماید. سرانجام زمانی که کپلر مدار مریخ را بیضی شکل فرض کرد و مدل خورشیدمرکز کپرنیک را پذیرفت همه چیز در جای خود شروع به حرکتی منظم نمود. کپلر مریخ را از آن جهت انتخاب کرده بود که در اطلاعات به ارث رسیده از براهه، عدم تقارن زیادی در حرکت این سیاره مشاهده نمود.

سرانجام کپلر پاسخ را یافته بود و در قوانین سه‌گانه خود مدل جدیدی از عالم را ارائه می‌نمود که تمام تصورات بشر از دنیای اطراف خود را هدف گرفته بود. این قوانین نه تنها در مورد حرکت سیارات منظومه شمسی به دور خورشید به خوبی پاسخگو بود، بلکه چگونگی حرکت چهار قمر بزرگ مشتری که چندی بعد گالیله آنها را یافت را نیز به دقت خوبی پیش‌بینی کرد. کشف این اقمار چهارگانه دلیل خوب و واضحی بود که همه اجرام جهان هستی به دور زمینماهواره‌ها به دور زمین استفاده می‌کنیم. نمی‌چرخند. ما امروزه از همین قوانین به منظور بررسی حرکت

نظرات کپلر

کپلر درباره قضیه فیثاغورث نوشته است: «هندسه دو گنج بزرگ دارد: یکی قضیه فیثاغورث است، دیگری تقسیم یک خط به بینهایت نسبت میانگین. ما اولی را با طلا مقایسه می‌کنیم، دومی را گوهری گرانبها می‌نامیم.» ^[۱]

برچسب ها: یوهان کپلر، بزرگان نجوم وفیزیک، نوجوم،

فضاپیمای گالیله

گالیله در حال آماده‌سازی برای پرتاب

در ۱۸ اکتبر سال ۱۹۸۹، فضاپیمایی به فضا پرتاب شد تا سری به منظومه‌ای در منظومه شمسی بزند. این فضاپیما «گالیله» نام داشت. فضاپیمای گالیله در ۷ دسامبر ۱۹۹۵ به خانوادهٔ مشتری رسید و دقیقترین عکسهای آن زمان را برای دانشمندان فرستاد.

در دسامبر سال ۱۹۹۵ میلادی فضاپیمای گالیله ناسا کاوشگری را به درون جو مشتری انداخت که برای اولین بار نمونه‏هایی را از جو مشتری آزمایش کرد. این کاوشگر پس از حدود یک ساعت سقوط و کاوش در جو مشتری بر اثر فشار لایه‏های جوی منهدم شد. پس از پرتاب کاوشگر، فضاپیمای گالیله چندین سال به بررسی و مطالعه مشتری و قمرهای آن پرداخت. زمانی که گالیله ۲۹ امین دور گردش خود را به دور مشتری آغاز کرده بود، فضاپیمای کاسینی-هویگنس به نزدیکی مشتری رسیده بود تا از گرانش آن برای رسیدن به زحل کمک بگیرد. هر دو فضاپیما داده‏های هم‏زمانی از مغناط‏کره، باد خورشیدی، حلقه‏ها و شفق‏های مشتری گرفتند. 

اهداف

بخشی از ماموریت گالیله در مشتری، رها کردن یک کاوشگر در این سیاره بود. این کاوشگر برای نخستین بار موفق شد تا اندازه‌گیریهای دقیقی از جو مشتری انجام بدهد. گالیله ۳۴ بار دور بزرگ‌ترین سیارهٔ منظومه شمسی، مشتری، چرخید و اکتشافات بزرگی انجام داد. عکسهای گالیله از اقمار مشتری مشخص کرد که زیر سطح یخزدهٔ «اروپا» می‌تواند اقیانوسی وجود داشته باشد و «یو» نزدیکترین قمر مشتری، کاملاً فعال و آتشفشانی است.

پایان ماموریت

پس از گذشت حدود ۱۴ سال از پرتاب گالیله، سوخت پیشران فضاپیما در حال تمام شدن بود و امکان ادامهٔ کار گالیله وجود نداشت. بخاطر نبود سوخت، فضاپیما دیگر قادر نبود مسیر خودش را حفظ کند و نیز نمی‌توانست آنتن فرستنده اطلاعاتش را به سمت زمین تنظیم کند. درنتیجه مرکز کنترل گالیله تصمیم می‌گیرند آخرین کار ممکن را انجام دهند و ماموریتی را که حیلی پیش از این کامل شده بود، خاتمه دهند. آحرین مرحله این ماموریت نابودی گالیله بود. گالیله در روز ۲۱ سپتامبر ۲۰۰۳ به اعماق اتمسفر مشتری شیرجه زد.

با تحلیل رفتن قدرت مانور گالیله، این احتمال وجود داشت که فضاپیما تحت تاثیر جاذبه اقمار مشتری، به خصوص اروپا، به سوی آن کشیده شده و با آن برخورد کند. دانشمندان بیم آن داشتند که در صورت بروز چنین برخوردی، سطح اروپا با موجودات میکروسکوپی که احتمالا در فضاپیما وجود داشت آلوده شود و بر تحقیقات بعدی در مورد وجود حیات در این قمر مشتری اثر گذارد. به منظور منهدم کردن گالیله، این سفینه به سوی کره مشتری هدایت شد و با برخورد با جو این سیاره آتش گرفت. به گفته ناسا، گالیله تا آخرین لحظات قبل از انهدام آن به ارسال تصویر به زمین ادامه داد. «دوان بیناشالدر»، مدیر برنامه گالیله، گفت که در این مرحله گالیله اطلاعات سودمندی را در باره جو مشتری و حوزه مغناطیسی آن ارسال کرد. 

فضاپیمای گالیله موفق به نفوذ در لایه خارجی گازی مشتری تا فشار ۲۲ برابر فشار زمین شد. فضاپیمای گالیله که تا به امروز سخت‏ترین تلاش برای ورود به جو سیاره‏ای را انجام داده‌است دمایی دو برابر دمای سطح خورشید و نیرویی به اندازه ۲۳۰g یعنی ۲۳۰ برابر شتاب گرانشی در سطح زمین را هنگام نفوذ در مشتری تجربه کرد. 

کاوش‏های بعدی

دانشمندان امیدوارند ناسا در برنامه‏های بعدی خود کاوشگری را راهی اروپا (قمر مشتری) کند، زیرا این قمر یکی از بهترین گزینه‏ها برای جست‏وجوی حیات در منظومه شمسی است. یو، اروپا، گانیمد و کالیستو چهار قمر مشتری‏اند که گالیله آنها را کشف کرد و شباهت زیادی به ماه دارند. در مورد این قمرها هنوز ناشناخته‏هایی وجود دارد؛ مانند کوه‏ها و گدازه‏های آتشفشانی. قمر یو یا میدان مغناطیسی که در هسته آهنی گانیمد وجود دارد و دانشمندان امیدوارند از طریق شناخت آن، به راز میدان مغناطیسی منظومه شمسی پی ببرند. اما در این بین اروپا بهترین شانس ما برای شناخت منشأ حیات است؛ زیرا این قمر علاوه بر آب مایع، دارای منابع انرژی زیادی است که می‌تواند کربن و دیگر عناصری را که محصول فعالیت موجودات زنده هستند، به وجود آورد. پرفسور رونالد گریلی و دیگر محققان دانشگاه آریزونا می‏گویند که ناسا در ماموریت بعدی خود به سیارات خارجی منظومه شمسی باید کاوشگری را به سوی قمر معروف مشتری اروپا بفرستد. تمام شرایط برای وجود و شکل‏گیری حیات در اروپا وجود دارد از جمله منبع انرژی، ارگانیسم‏های شیمیایی و از همه مهمتر آب مایع. هنگامی که فضاپیمای گالیله ناسا از کنار این قمر عبور کرد، معلوم شد که سطح این قمر با لایه نازکی از یخ پوشیده‏شده‏است. هم اکنون دانشمندان فکر می‏کنند که در زیر این لایه نازک یخی اقیانوسی از آب مایع وجود داشته باشد و وجود این آب مایع احتمال وجود حیات در این سیاره را افزایش می‌دهد. اروپا به دور مشتری در گردش است و نیروی گرانش مشتری باعث ایجاد جزر و مد در این قمر می‏شود. اقیانوسی که در زیر لایه یخی قرار دارد هر روز بالا و پایین می‏رود و اگر فضاپیمایی به ارتفاع سنج دقیق مجهز باشد می‏تواند این تغییرات را اندازه‏گیری کند. این کار به دانشمندان امکان می‏دهد تا قطر لایه یخی سطح این قمر را اندازه بگیرند و متناسب با آن کاوشگری بسازند تا بتواند با سوراخ کردن این لایه، در آب‌های سرد این قمر به جست‏وجوی حیات بپردازد. پروفسور ویلیام مک کینون از دانشگاه واشنگتن می‏گوید: چون آنتن اصلی فضاپیمای گالیله گشوده نشد، ما قادر به گرفتن تصاویر زیادی از آب فشان‏های فعال نبودیم. سطح این قمر جوان است و ناحیه‏هایی دارد که همه علاقه‏مند به دانستن ترکیب آن هستند. تمامی شواهد نشان می‏دهند که در فاصله ?? تا ?? کیلومتری زیر سطح بدون هوای اروپا یک اقیانوس وجود دارد. از دید یک شخص عادی این فاصله زیاد است ولی از نظر زمین شناسی فاصله‏ای به شمار نمی‏آید. دانشمندان می‏گویند به دلیل وجود مواد رنگی بر روی سطح که در تصاویر فضاپیمای گالیله نشان داده شده‏اند؛ اقیانوس اروپا نیاز به بررسی دارد. تصاویر با کیفیت بالا و همچنین رادارهای نفوذ کننده در یخ، مانند آن‏هایی که در نقشه برداری‌ها از مریخ به کار برده می‏شوند، به شناسایی این اقیانوس و همچنین مواد سطح که حاصل فعالیت موجودات زنده‌است، کمک می‏کنند. طراحی ماموریتی به اروپا قابل انجام است و حدوداً به ?? سال زمان نیاز دارد که ? سال آن صرف ساختن ماهواره‏می شود و هزینه آن حدود ? میلیارد دلار برآورد شده‏است. 

برچسب ها: فضاپیمای گالیله، بزرگان نجوم وفیزیک، نجوم،

نظریه‌های انیشتین(نسبیت عام و خاص)

انیشتین دو نظریه دارد. نسبیت خاص را در سن 25 سالگی بوجود آورد و ده سال بعد توانست نسبیت عام را مطرح کند.
نسبیت خاص بطور خلاصه تنها نظریه ایست که در سرعتهای بالا ( در شرایطی که سرعت در خلال حرکت تغییر نکند--سرعت ثابت) میتوان به اعداد و محاسباتش اعتماد کرد. جهان ما جوریست که در سرعتهای بالا از قوانین عجیبی پیروی می کند که در زندگی ما قابل دیدن نیستند. مثلا وقتی جسمی با سرعت نزدیک سرعت نور حرکت کند زمان برای او بسیار کند می گذرد. و همچنین ابعاد این جسم کوچک تر میشود. جرم جسمی که با سرعت بسیار زیاد حرکت می کند دیگر ثابت نیست بلکه ازدیاد پیدا می کند. اگر جسمی با سرعت نور حرکت کند، زمان برایش متوقف می شود، طولش به صفر میرسد و جرمش بینهایت میشود.

نسبیت عام برای حرکتهایی ساخته شده که در خلال حرکت سرعت تغییر می کند یا باصطلاح حرکت شتابدار دارند. شتاب گرانش زمین g که همان عدد 9.81m/sاست نیز یک نوع شظ راجع به اجرامی که شتاب گرانش دارند. کلا هرجا در جهان، جرمی در فضای خالی باشد حتما یک شتاب گرانش در اطراف خود دارد که مقدار عددی آن وابسته به جرم آن جسم می باشد. پس در اطراف هر جسمی شتابی وجود دارد. نسبیت عام با این شتابها سر و کار دارد و بیان می کند که هر جسمی که از سطح یک سیاره دور شود زمان برای او کندتر میشود. یعنی مثلا، اگر دوربینی روی ساعت من بگذارند و از عقربه های ساعتم فیلم زنده بگیرند و روی ساعت آدمی که دارد بالا میرود و از سیاره ی زمین جدا میشود هم دوربینی بگذارند و هردو فیلم را کنار هم روی یک صفحه ی تلویزیونی پخش کنند، ملاحظه خواهیم کرد که ساعت من تند تر کار می کند. نسبیت عام نتایج بسیار شگرف و قابل اثبات در آزمایشگاهی دارد. مثلا نوری که به پیرامون ستاره ای سنگین میرسد کمی بسمت آن ستاره خم میشود. سیاهچاله ها هم برپایه همین خاصیت است که کار می کنند. جرم انها بقدری زیاد و حجمشان بقدری کم است که نور وقتی از کنار آنها می گذرد به داخل آنها می افتد و هرگز بیرون نمی آید.


فرمول معروف انیشتین (دست خط خود انیشتین)


نظریه نسبیت عام همه ما برای یک‌بار هم که شده گذرمان به ساعت‌فروشی افتاده است و ساعتهای بزرگ و کوچک را دیده ایم که روی ساعت ده و ده دقیقه قرار دارند. ولی هیچگاه از خودمان نپرسیده ایم چرا؟ انیشتین در نظریه نسبیت خاص با حرکت شتابدار و یا با گرانش کاری نداشت. نخستین موضوعات را در نظریه نسبیت عام خود که در 1915 انتشار یافت مورد بحث قرار داد. نظریه نسبیت عام دید گرانشی را بکلی تغییر داد و در این نظریه جدید نیروی گرانش را مانند خاصیتی از فضا در نظر گرفت نه مانند نیرویی میان پیکرها، یعنی برخلاف آنچه که نیوتن گفته بود! در نظریه او فضا در مجاورت ماده کمی انحنا پیدا می‌کرد. در نتیجه حضور ماده اجرام، مسیر یا به اصطلاح کمترین مقاومت را در میان خمه‌ها (منحنیها) اختیار می‌کردند. با این که فکر انیشتین عجیب به نظر می‌رسید می‌توانست چیزی را جواب دهد که قانون گرانش نیوتن از پاسخ دادن آن عاجز می ماند. سیاره اورانوس در سال 1781 میلادی کشف شده بود و مدارش به دور خورشید اندکی ناجور به نظر می‌رسید و یا به عبارتی کج بود !

نیم سده مطالعه این موضوع را خدشه‌ناپذیر کرده بود. بنابر قوانین نیوتن می بایست گرانشی برآن وارد شود. یعنی باید سیاره ای بزرگ در آن سوی اورانوس وجود داشته باشد تا از طرف آن نیرویی بر اورانوس وارد شود. در سال 1846 میلادی اخترشناس آلمانی دوربین نجومی خودش را متوجه نقطه ای کرد که «لووریه» گفته بود و بی هیچ تردید سیاره تازه‌ای را در آنجا دید که از آن پس نپتون نام گرفت. نزدیک ترین نقطه مدار سیاره تیر (عطارد) به خورشید در هر دور حرکت سالیانه سیاره تغییر میکرد و هیچ گاه دوبار پشت سر هم این تغییر در یک نقطه ویژه اتفاق نمی‌افتاد. اخترشناسان بیشتر این بی نظمی ها را به حساب اختلال ناشی از کشش سیاره های مجاور تیر (عطارد) می دانستند! مقدار این انحراف برابر 43 ثانیه قوس بود. این حرکت در سال 1845 به وسیله لووریه کشف شد بالاخره با ارائه نظریه نسبیت عام جواب فراهم شد این فرضیه با اتکایی که بر هندسه نااقلیدسی داشت نشان داد که حضیض هر جسم دوران کننده حرکتی دارد علاوه برآنچه نیوتن گفته بود. وقتی که فرمولهای انیشتین را در مورد سیاره عطارد به کار بردند، دیدند که با تغییر مکان حضیض این سیاره سازگاری کامل دارد. سیاره هایی که فاصله شان از خورشید بیشتر از فاصله تیر تا آن است تغییر مکان حضیضی دارند که به طور تصاعدی کوچک می شوند.اثر بخش‌تر از اینها دو پدیده تازه بود که تنها نظریه انیشتین آن‌را پیشگویی کرده بود. نخست آنکه انیشتین معتقد بود که میدان گرانشی شدید موجب کند شدن ارتعاش اتمها می شود و گواه بر این کند شدن تغییر جای خطوط طیف است به طرف رنگ سرخ! یعنی اینکه اگر ستاره ای بسیار داغ باشد و به طوری که محاسبه می کنیم بگوییم که نور آن باید آبی درخشان باشد در عمل سرخ رنگ به نظر می‌رسد کجا برویم تا این اندازه نیروی گرانشی و دمای بالا را داشته باشیم، پاسخ مربوط به کوتوله‌های سفید است.دانشمندان به بررسی طیف (بیناب) کوتوله‌های سفید پرداختند و در حقیقت تغییر مکان پیش بینی شده را با چشم دیدند! نام این را تغییر مکان انیشتینی گذاشتند. انیشتین می گفت که میدان گرانشی پرتوهای نور را منحرف می‌کند چگونه ممکن بود این مطلب را آزمود؟. اگر ستاره ای در آسمان آن سوی خورشید درست در راستای سطح آن واقع باشد و در زمان خورشیدگرفتگی خورشید قابل رؤیت باشد اگر وضع آنها را با زمانی که فرض کنیم خورشیدی در کار نباشد مقایسه کنیم خم شدن نور آنها مسلم است. درست مانند موقعی که انگشت دستتان را جلوی چشمتان در فاصله 8 سانتیمتری قرار دهید و یکبار فقط با چشم چپ و بار دیگر فقط با چشم راست به آن نگاه کنید به نظر می رسد که انگشت دستتان در مقابل زمینه پشت آن تغییر جا می‌دهد ولی واقعاً انگشت شما که جابجا نشده است!

دانشمندان در موقع خورشیدگرفتگی در جزیره پرنسیپ پرتغال واقع در آفریقای غربی دیدند که نور ستاره ها به جای آنکه به خط راست حرکت کنند در مجاورت خورشید و در اثر نیروی گرانشی آن خم می شوند و به صورت منحنی در می آیند. یعنی ما وضع ستاره ها را کمی بالاتر از محل واقعیش می‌بینیم. ماهیت تمام پیروزیهای نظریه نسبیت عام انیشتین اخترشناختی بود ولی دانشمندان حسرت می کشیدند که ای کاش راهی برای آزمون آن در آزمایشگاه داشتند. نظریه انیشتین به ماده به صورت بسته متراکمی از انرژی نگاه می کرد به همین خاطر می گفت که این دو به هم تبدیل پذیرند یعنی ماده به انرژی و انرژی به ماده تبدیل می شود. E = mc² دانشمندان به ناگاه پاسخ بسیاری از پرسش‌ها را یافتند. پدیده پرتوزایی به راحتی توسط این معادله توجیه شد. کم کم دانشمندان دریافتند که هر ذره مادی یک پادماده مساوی خود دارد و در اینجا بود که ماده و انرژی جدایی‌ناپذیر شدند. تا اینکه انیشتین طی نامه ای به رئیس جمهور آمریکا نوشت که می توان ماده را به انرژی تبدیل کنیم و یک بمب اتمی درست کنیم و آمریکا دستور برپایی سازمان عظیمی را داد تا به بمب هسته‌‌ای دست پیدا کند. برای شکافت هسته اتم اورانیوم 235 انتخاب شد. اورانیوم عنصری است که در پوسته زمین بسیار زیاد است. تقریباً 2 گرم در هر تن سنگ! یعنی از زر (طلا) چهارصد مرتبه فراوانتر است اما خیلی پراکنده. در سال 1945 مقدار کافی برای ساخت بمب جمع شده بود و این کار یعنی ساختن بمب در آزمایشگاهی در « لوس آلاموس » به سرپرستی فیزیکدان آمریکایی «رابرت اوپنهایمر» صورت گرفت. آزمودن چنین وسیله ای در مقیاس کوچک ناممکن بود. بمب یا باید بالای اندازه بحرانی باشد یا اصلاً نباشد و در نتیجه اولین بمب برای آزمایش منفجر شد. در ساعت 5/5 صبح روز 16 ژوئیه 1945 برابر با 25 تیرماه 1324 و نیروی انفجاری برابر 20 هزار تن تی.ان.تی آزاد کرده دو بمب دیگر هم تهیه شد. یکی بمب اورانیوم بنام پسرک با سه متر و 60 سانتیمتر طول و به وزن 5/4 تن و دیگری مرد چاق که پلوتونیم هم داشت. اولی روی هیروشیما و دومی روی ناکازاکی در ژاپن انداخته شد. صبح روز 16 اوت 1945 در ساعت ده و ده دقیقه صبح شهر هیروشیما با یک انفجار هسته‌ای به خاک و خون کشیده شد. با بمباران هیروشیما جهان ناگهان به خود آمد، 160000 کشته در یک روز وجدان خفته فیزیکدان ها بیدارر شد! « اوپنهایمر» مسئول پروژه بمب و دیگران از شدت عذاب وجدان لب به اعتراض گشودند و به زندان افتادند. انیشتین اعلام کرد که اگر روزی بخواهم دوباره به دنیا بیایم دوست دارم یک لوله‌کش بشوم نه یک دانشمند!

 

برچسب ها: نظریه‌های انیشتین(نسبیت عام و خاص)، بزرگان نجوم وفیزیک، نجوم،