گرانش خورشید

از پست قبل می دانیم جایی که ماده و انرژی و در نتیجه گرانش حضور نداشته باشد ، فضا تخت است. پس در فواصل زیاد از خورشید ، که میدان گرانش آن ضعیف است هم ، فضا تخت است و در نتیجه مقطع استوایی ، یعنی صفحه ای فرضی که از استوای خورشید می گذرد؛ نیز به یک صفحه تخت می ماند. هرچه به خورشید نزدیک تر بشویم این صفحه از حالت تخت خارج شده و حالت منحنی می شود که دلیل اش انحنای فضا است. در چنین صفحه ای کمترین فاصله میان دو نقطه دیگر خط راست نیست ؛ بلکه خطی است منحنی که به آن ژئودزیک می گویند. در مورد فضای اطراف خورشید اگر فاصله با خورشید زیاد باشد ، این خط راست و در صورتی که فاصله با خورشید کم باشد منحنی و خمیده خواهد بود. می دانیم نور همیشه برای گذر از میان دو نقطه کمترین فاصله را انتخاب می کند ، پس نور بر روی یکی از ژئودزیک ها سیر خواهد کرد. پس اگر ستاره ای در آسمان در کنار خورشید قرار بگیرد ، نور آن برای رسیدن به چشم ما چون از کنار خورشید می گذرد منحرف می شود ، یعنی در مسیرش از انحنای فضا تبعیت می کند. و از آنجایی که نور ستاره در فواصل نزدیک تر به ما در مسیر مستقیم به چشم ما رسیده ، چشم ما همان مسیر مستقیم در فضا را برعکس ادامه می دهد و ستاره را در محلی تصویر می کند که گویی نور به خط راست آمده است، پس محل ستاره را جابه جا می بیند. اگر مختصات ستاره های مجاور خورشید را هنگام کسوف اندازه بگیریم و آن را با مختصات همان ستاره در شب که خورشید در کنارش نیست مقایسه کنیم ، مقدار جابه جایی که در مکان ستاره مشاهده می شود در واقع میزان انحراف نور در فضای اطراف خورشید است. همین اثر انحراف نور موجب پدیده همگرایی گرانشی می شود ، یعنی اجرام بزرگ آسمانی می توانند مانند یک عدسی عمل کنند.

انحنای فضا

می دانید فضا منحنی است و تخت نیست . نترسید! راحت راه برید، قرار نیست مثل توپ همه قل بخوریم و تو فضا سرگردون بشیم . در واقع اگر تاثیر ماده و انرژی را بر فضا در نظر نگیریم که در ابعاد زمینی با خیال آسوده می توانیم این فرض را داشته باشیم؛ می توانیم فضا را تخت بدانیم ؛ این جوری خیال مان هم موقع راه رفتن راحت تر است . یعنی اگر ماده و انرژی بر فضا اثر نداشته باشد فضا مثل یک صفحه کاغذ تخت است؛ با این تفاوت که صفحه کاغذ دو بعدی است ولی فضا سه بعد دارد. وقتی فضا تخت باشد هندسه ای که در آن فضا تعریف می شود را هندسه تخت یا به نام نامی اقلیدوس ، هندسه اقلیدوسی می نامیم.

تا اینجا درفضای سه بعدی بودیم ، حالا وقت آن است که از سه بعد فراتر برویم ، ما نسبیت انیشتین را می شناسیم و می دانیم که جناب انیشتین بعد چهارم یعنی زمان را هم وارد میدان کرده است . هندسه فضا – زمان نسبیت خاص هم ، تا زمانی که حضور ماده در آن نادیده فرض شود ؛ تخت است و به آن شبه اقلیدوسی می گویند، خوب چرا اقلیدوسی باز به خاطر نام نامی اقلیدوس و چرا شبه چون اینجا هندسه یک فرق کوچک با هندسه اقلیدوسی دارد چراکه اینجا چهار بعد مطرح می شود و این تفاوتش با هندسه تخت اقلیدوسی است که سه بعد دارد. فضا – زمان چهار بعدی هم ، در نزدیکی زمین و برای دقت های معمولی تخت است. اما اگر پا را از زمین فراتر بگذاریم و به کل عالم و گذشته آن بنگریم یعنی فضا – زمان را در کل بنگریم و همین طور سخاوتمندانه ماده و انرژی را از فضا حذف نکنیم، آن وقت ماده و انرژی موجود در فضا ، تاثیرش را درست و حسابی بر هندسه آن می گذارد . نظریه نسبیت عام این رابطه را مشخص می کند. بر اساس این نظریه ماده ، ساختار هندسی فضا را تعیین می کند. یعنی هر جا ماده حضور بیشتری داشته باشد ، انحنای فضا بیشتر است و شدت میدان گرانش هم بیشتر می شود. میدان گرانش ناشی از ماده، بر رفتار ساعت ها و خط کش ها اثر می گذارد. ساعت ها در میدان گرانش قوی کندتر کار می کنند و خط کش ها کوتاه تر می شوند.

باورتان نمی شود ؛ خط کش های تان را بردارید و اولین تعطیلات سوار فضاپیمای سرعت نور خودتان یشوید ، بروید نزدیک یک ستاره پرجرم وتاثیرگرانش این ستاره را خودتان امتحان کنید.

نسبیت انیشتینtheory of relativity

از دید یک فرد عادی فضا و زمان دو مفهوم کاملا متمایز است اما نظریه نسبیت این دو را در هم ترکیب می کند و فضا – زمان را می سازد که چهار بعد دارد. در این جا زمان دیگر مفهوم مطلقی نیست . اگر دو ساعت را کنار هم بگذاریم و سپس یکی را به دست ناظر متحرکی بدهیم که با سرعت قابل توجه ای از اولی دور شود و پس از مدتی بازگردد ، این دو ساعت زمان یکسانی را نشان نخواهند داد. همین اتفاق برای طول هم می افتد. خط کش متحرک کوتاه می شود. یعنی زمان و مکان هر دو وابسته به ناظرند.

(اقتباس از مقاله دکتر رضا منصوری)