الفلك

هل كانت هناك دراسات حول "الفوتونات القديمة" لمعرفة مدى ثبات الأشياء مثل ثابت بلانك؟

هل كانت هناك دراسات حول

السؤال هل عمر الفوتونات؟ والإجابات فيه جعلتني أفكر:

أتذكر بشكل غامض أنني سمعت شيئًا عن التجارب التي تم فيها جمع "الفوتونات القديمة" بواسطة تلسكوبات كبيرة من أجسام بعيدة جدًا ، وتمت مقارنة طاقاتها أو تردداتها بأطوالها الموجية للتحقق من بعض الثوابت الأساسية (الخطية أو المعكوسة) ، وربما تلك المستخدمة في :

$$ E = hf = h frac {c} { lambda} $$

أسئلة:

  1. هل أنا أخطئ في التذكر ، أو تم القيام بذلك؟
  2. ما هي النتائج وما هو مستوى الدقة الذي تم تقييده لعدم التباين؟

لا يمكنك التحقق مما إذا كان ثابت الأبعاد قد تغير لأنه يمكنك دائمًا عكس هذا التغيير عن طريق تغيير ذكي للإحداثيات (نظام الوحدات). على الرغم من ذلك ، نظرًا لأن الفيزياء الحالية تفترض ثبات بعض الثوابت ، يمكنك التحقق من هذا الافتراض عن طريق اختبار تغيير أحادي الأبعاد ثابت.

واحدة من أكثرها شيوعًا أحادي الأبعاد الثوابت التي تُستخدم للبحث عن التباين الثابت إذا كان ثابت البنية الدقيقة (ثابت فيزيائي أساسي يميز قوة التفاعل الكهرومغناطيسي بين الجسيمات الأولية المشحونة) $$ alpha = dfrac {1} {4 pi epsilon_0} dfrac {e ^ 2} { hbar c} ،. $$

تحتوي صفحات ويكيبيديا حول التباين الزمني للثوابت الأساسية وثابت البنية الدقيقة على تفسيرات لطيفة حول هذا الموضوع.


اسأل إيثان # 60: لماذا تختفي طاقة الكون؟

كان إشعاع الخلفية الكونية للكون يقلي كل شيء في يوم من الأيام ، لكنه الآن بالكاد أعلى من الصفر المطلق. أين ذهبت تلك الطاقة؟

"أعتقد أن أحد أروع الأشياء التي يمكنك القيام بها هو الاختفاء لبعض الوقت ، لأنه يمنحك فرصة للظهور مرة أخرى." -جوش هوم

عندما تفكر في الانفجار العظيم ، فإنه من أصعب الأفكار التجريدية أن تلف ذهنك بالكامل. بالتأكيد ، الكون يتوسع اليوم ، مما يعني أن الأشياء كانت أقرب لبعضها في الماضي ، وبالتالي كان كوننا أكثر كثافة. لكنها كانت كذلك أكثر سخونة، وبالتالي فإن الجسيمات الموجودة فيه كانت أكثر نشاطًا ، مقارنةً باليوم ، حيث توجد برودة. يأتي برنامج Ask Ethan هذا الأسبوع من باب المجاملة Barry Pardoe ، الذي يريد معرفة ما يلي:

أدرك أن CMB يبرد ببطء مع توسع الكون ، وأن الجسيمات ذات الانزياح الأحمر في CMB تتحرك إلى أطوال موجية أطول وطاقات أقل. ما كنت أتساءل إلى أين تتجه طاقة هذه الجسيمات بالفعل؟

دعونا نفصل هذا ، ونرى لماذا هذا السؤال شديد العمق.

من السهل جدًا تصور كيفية انخفاض الكثافة مع توسع الكون ، وكيف - إذا تقلص بطريقة ما مرة أخرى - ستبدأ كثافته في الارتفاع مرة أخرى. هذا لأن الكثافة هي ببساطة كمية الأشياء التي لديك في منطقة معينة من الفضاء: كثافة الكتلة هي الكتلة لكل حجم ، وكثافة العدد هي رقم لكل حجم ، وكثافة الطاقة هي الطاقة لكل حجم.

بالنسبة للمادة - أشياء مثل الذرات والغاز والكواكب والنجوم والمجرات (وحتى المادة المظلمة) - من البديهي وضع ذلك في سياق الزمكان الذي يتطور بمرور الوقت. إذا تمدد الزمكان ، تنخفض كثافتك ، وإذا تقلص الزمكان ، ترتفع كثافتك.

ولكن هذا كله بسبب الحجم يتغير. تظل الكتلة كما هي ، ويظل عدد الجسيمات كما هو ، وتبقى الطاقة الإجمالية كما هي. في كون موسع مليء بالمادة ، تتغير الكثافة لأن الكون يتمدد بطريقة مباشرة للغاية.

ولكن في كون مليء أيضًا بالإشعاع - الفوتونات أو جسيمات الضوء ، في حالة كوننا - يؤدي التغيير في حجم الكون إلى شيء آخر قد لا نتوقعه.

كما ترى ، لقد تعودت على التفكير في الجسيمات حبيبات، أي نقاط في الفضاء. لقد اعتدت التفكير فيها على أنها كيانات ليس لها حجم مرن ، لذلك كما يفعل الكون ما يفعله - التمدد أو الانكماش ، كما هو معتاد - تظل الجسيمات كما هي. لكن الفوتونات ليست كذلك على الإطلاق.

تذكر أن الفوتون ليس مجرد جسيم (على الرغم من أنه يمكن أن يصطدم ويتفاعل كجسيم واحد) ، ولكنه يتصرف أيضًا كجسيم. موجه كهرومغناطيسية. وأحد أهم السمات المميزة لأي موجة هو الطول الموجي، والذي في حالة الفوتون ، يحدد طاقته.

كلما زاد الطول الموجي لديك ، قلت الطاقة لديك ، وأقصر طول الموجة لديك أكثر لديك الطاقة. في الوقت الحالي ، مع الكون بحجمه الحالي ، يمتلك الفوتون النموذجي المتبقي من المراحل الأولى للكون طاقة تتوافق مع درجة حرارة 2.725 درجة (كلفن) فوق الصفر المطلق. يمكننا تحويل ذلك إلى طول موجي باستخدام مجموعة من الثوابت الأساسية - كونتاست بولتزمان وثابت بلانك وسرعة الضوء - ونجد أن هذا الطول الموجي يبلغ حوالي 5.28 ملم ، أو حوالي طول بياض أظافرك عندما يحين الوقت لقطعها.

يمكنك احتواء حوالي 189 موجة من هذا الضوء عبر متر من الفضاء. لكن في الماضي ، نظرًا لأن الكون يتوسع ، كان كل متر في الفضاء بين المجرات أصغر!

هذا لا يعني أن موجات أقل تناسب نفس المساحة. تذكر ، بدلاً من ذلك ، أن ملف كثافة العدد لكل وحدة حجم يبقى كما هو في الكون المتوسع. إذن ماذا يحدث إذن؟ ستكون قادرًا على احتواء 189 موجة من هذا الضوء عبر أي مسافة تم توسيعها ، بمرور الوقت ، لتتوافق مع متر واحد اليوم!

  • عندما كان الكون نصف حجمه اليوم؟ 189 موجة لكل نصف متر أو طول موجي 2.64 ملم.
  • عندما كان الكون 10٪ من حجمه اليوم؟ 189 موجة لكل ديسيمتر ، أو طول موجي 528 ميكرون.
  • متى كان حجم الكون 0.01٪ هو حجمه اليوم؟ 189 موجة لكل عُشر من المليمتر ، أو طول موجي 528 نانومتر: ضوء مرئي! (ولون أخضر مصفر في ذلك).

كلما تراجعت في الماضي - عندما كان الكون أصغر - كان أكثر نشاطا كان إشعاعك. يأتي الإشعاع الذي نراه اليوم من الانفجار العظيم من الوقت الذي تشكلت فيه الذرات المحايدة: السطح الكوني لآخر انتثار.

يفسر هذا سبب عدم وجود ذرات محايدة في الماضي (حيث انبعثت الخلفية الميكروية الكونية) ، حيث لم تكن هناك نوى ذرية (لأنها انفجرت على الفور بعد ذلك كان الوقت الذي كان فيه الضوء. تم تصنيع عناصر الكون) ، حيث تم تفكيك البروتونات والنيوترونات إلى بلازما كوارك-غلوون ، وحتى في وقت سابق حيث كانت الأشياء شديدة السخونة بحيث تم تكوين أزواج غريبة من المادة والمادة المضادة تلقائيًا من أشعة جاما عالية الطاقة بشكل لا يصدق التي تسكن كون.

هذا يفسر أيضا لماذا يبدو أن هذا الإشعاع المتبقي ، اليوم ، يتحول على طول الطريق إلى أطوال موجات الميكروويف. هذه تنبؤات بسيطة وأساسية تنبثق من هذا النوع من الفيزياء ومفهوم الانفجار العظيم.

لكن هذا قد يزعجك ، تمامًا كما يزعج باري. لا يتم حفظ الطاقة؟ وإذا كانت هناك طاقة أقل الآن ، ألا يعني ذلك أن الطاقة قد ضاعت للتو ، وبالتالي لم يتم الحفاظ عليها؟ (بالمعنى الدقيق للكلمة في النسبية العامة ، لا يوجد تعريف للطاقة ، لكننا لسنا بحاجة إلى الابتعاد عن هذا بأعذار من هذا القبيل.)

طاقة هذا الإشعاع لم "تضيع" فقط كما قد تفترض أن ما أريدك أن تفعله هو التفكير في تشبيه هنا. تخيل أن لديك بالونًا فجرته وربطته ، وهو الآن جميل ومضخم ومتوازن مع محيطه. يمكنني قياس الكمية الإجمالية للطاقة الموجودة في الهواء داخل نظام البالون بأكمله ، وسأكون راضيًا.

ثم أفعل شيئًا فظيعًا للجزيئات الموجودة داخل البالون ، وأغمس كل شيء في النيتروجين السائل عند 77 كلفن بائسة ، يمتص النيتروجين السائل الحرارة مباشرة من الجزيئات الموجودة في البالون (والبالون نفسه) ، و حجم داخل البالون ينخفض.

لكن هذه ليست القصة بأكملها. هناك شيء آخر يلعب هنا أيضًا: كانت الجزيئات تمارس القوة الخارجية التي تمنع جدران البالون من الانهيار إلى الداخل ، وعندما فقدوا طاقتهم ، أصبحت القوة الخارجية التي بذلوها غير كافية ، وتحركت جدران البالون إلى الداخل. إذا قمت بسحب البالون من النيتروجين السائل ، الآن ، وتركت الهواء الدافئ بالخارج يسخن الهواء الداخلي مرة أخرى ، فإنه يكتسب الطاقة ، ويعيد نفخ البالون ، ويدفع جدران البالون للخارج أثناء بذل قوة خارجية.

هذه الفكرة برمتها - لممارسة القوة في اتجاه معين بينما يتحرك شيء ما فيه الذي - التي الاتجاه أو عكس الاتجاه - هو المفهوم المادي للعمل. تدفع للخارج بينما يتحرك شيء ما للداخل ، وتقوم بعمل سلبي ، وتستهلك الطاقة من النظام. تدفع للخارج بينما يتحرك شيء ما للخارج ، وتقوم بعمل إيجابي ، وتضيف الطاقة إلى النظام. ربما يكون هذا هو تفجير البالون هو أبسط مثال على هذا النوع من تركيبة القوة / المسافة / العمل.

في حالة الكون المتوسع ، تعمل الفوتونات مثل الهواء داخل البالون: فهي تدفع للخارج بينما يتمدد الكون للخارج ، القيام بعمل إيجابي على الكون. تفقد الفوتونات الطاقة ، لكن هذه الطاقة تنتقل إلى الكون نفسه ، بطريقة قابلة للعكس تمامًا! (بعبارة أخرى ، إذا انكمش الكون أو انكمش ، فإن الطاقة التي أضافتها الفوتونات إلى الكون ستعود مباشرة إلى الفوتونات).

رصيد الصور: بنجامين كروويل ، عبر http://www.lightandmatter.com/html_books/lm/ch27/ch27.html (L) Donald E. Simanek ، عبر https://www.lhup.edu/

إذن ، أين تذهب الطاقة من الفوتونات في الكون المتوسع؟ الطاقة من الفوتونات اعملونقله إلى الكون نفسه.

شكرًا على السؤال المتميز ، باري ، وآمل أن يساعد هذا في شرحه بطريقة تفهمها أنت (والعديد من الآخرين)! أرسل أسئلتك واقتراحاتك هنا ، ومن يدري: قد يكون إدخالك موضوع طرحنا التالي اسأل إيثان!

اترك تعليقاتك في منتدى Starts With A Bang على Scienceblogs!


اسأل عالم فيزياء فلكية

الزوار لأول مرة: يرجى التأكد من قراءة صفحتنا الرئيسية!

  • تحقق من روابط الموارد. هذه هي المواقع التي نشير إليها غالبًا في الإجابة على أسئلتك.
  • تصفح من خلال مكتبة الأسئلة أدناه.
  • جرب أيضًا محرك بحث Ask an Astrophysicist !.
  • إذا كان سؤالك هو ما يزال لم تجب ، اتبع الرابط في أسفل هذه الصفحة.

مكتبة الأسئلة والأجوبة السابقة

وقت فراغ

تحتاج ابنتي إلى مؤشرات URL لمساعدتها على فهم موضوع الزمان والمكان. هل أنت قادر على التوصية بأي منها؟ شكرا!

الزمكان موضوع رائع للفيزيائيين وعلماء الفلك. بدأ كل شيء في عام 1905 عندما نشر ألبرت أينشتاين نظرية النسبية الخاصة ، والتي أظهرت أن المكان والزمان يتغيران بالقرب من سرعة الضوء. بالنسبة للمراقب ، يبدو أن المسافات (الفضاء) تتقلص وتدق الساعات بشكل أبطأ. لاحقًا ، أحدث أينشتاين ثورة في طريقة تفكيرنا في الجاذبية. تنص النسبية العامة على أن الجاذبية تنشأ عندما تلتوي الكتلة والزمكان ، فهي ليست قوة تعمل على مسافة.

الزمكان حول الأجسام المدمجة الضخمة مثل النجوم النيوترونية والثقوب السوداء مشوه لدرجة أن التشوهات المفاجئة تحدث. يتوفر زوجان من الأمثلة على شبكة الويب العالمية. يحاول:


    للحصول على نظرة عامة على النسبية وبعض المحاكاة العددية لعواقب التشوه الشديد للزمكان (مثل اصطدام ثقبين أسودين!) توفر الروابط من هذه الصفحة مقدمة جيدة جدًا لهذا المفهوم.
    للأفلام التي تعرض الشكل الذي يبدو عليه الطيران بالقرب من كائن مضغوط.

أعتقد أن هذه الروابط ستكون بداية جيدة لك ولابنتك.

استمتع،
بادي بويد
لتخيل الكون!

أود أن أعرف ما إذا كان هذا صحيحًا ، أن نظرية النسبية قد تم إثباتها من قبل بعض العلماء الذين أجروا تجارب الأقمار الصناعية؟

ماذا كان هناك اكتشاف وكيف اثبتوا ذلك؟

هذا الموضوع واسع إلى حد ما ، لذا دعوني أحاول تضييقه قليلاً. "النسبية" مصطلح عام إلى حد ما يشمل كلا من النسبية الخاصة والعامة. يشمل الأول تأثيرات مثل التغييرات في الخصائص الفيزيائية للأجسام ذات السرعات التي تقترب من سرعة الضوء ، في حين أن الثانية تشمل التأثيرات المتعلقة بانحناء "الزمكان" بواسطة الأجسام الضخمة. لا توجد تجربة واحدة "تثبت" النسبية ، ومع ذلك قدمت العديد من التجارب الاتساق مع "النظريات" ، لدرجة أن معظم العلماء يقبلونها على أنها دقيقة للغاية في توصيفهم للواقع.

"النسبية الخاصة": ربما يأتي أقوى دليل مباشر من معجلات الجسيمات ، حيث يتم تسريع الجسيمات دون الذرية مثل الإلكترونات والبوزيترونات إلى بضع بوصات في الثانية من سرعة الضوء. يمكننا أن نلاحظ بوضوح شديد ودقة التغييرات في ، على سبيل المثال ، الكتل الظاهرة من الجسيمات. لوحظ أنها تتزايد بشكل كبير ، وفي الواقع يمكن إنشاء جسيمات جديدة وأثقل بكثير عن طريق صنع حزم مضادة للدوران ، على سبيل المثال ، من الإلكترونات والبوزيترونات ، تتصادم مع بعضها البعض. لعبت النسبية الخاصة دورًا رئيسيًا في تصميم مسرعات الجسيمات وتشغيلها لعدة عقود.

"النسبية العامة": كانت هناك مجموعة متنوعة من التجارب على مر السنين والتي دعمت النسبية العامة بمزيد من التفاصيل. أود أن أقول إن التتويج كان منح جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1993 إلى راسل هولس وجو تايلور لاكتشاف النجم الثنائي 1913 + 16. يتكون هذا النظام النجمي الثنائي من نجمين نيوترونيين يدوران حول مركز كتلتهما المشترك كل 7.75 ساعة تقريبًا. بمرور الوقت ، يتصاعدون باتجاه بعضهم البعض ، بسبب فقدان الطاقة عن طريق "إشعاع الجاذبية" - وهو توقع للنسبية العامة. لوحظت تأثيرات نسبية عامة أخرى ، مثل "مقدمة الحضيض". وهذا يعني أن النجوم في مدارات بيضاوية ، و "الاتجاه الطويل" لكل شكل بيضاوي يتقدم فيما يتعلق بمراقب بعيد. هذا التأثير يبلغ حوالي 4 درجات في السنة. (على سبيل المقارنة ، بالنسبة لعطارد يدور حول الشمس ، فهو يبلغ حوالي 44 ثانية من القوس لكل قرن.)

هناك مجموعة من التجارب الأخرى التي تؤكد جوانب مختلفة من النسبية الخاصة والعامة. أنا أعتبر هؤلاء الذين تم ذكرهم للتو من أقوى الأمثلة.

ج. كانيزو
اسأل عالم فيزياء فلكية

ما الدليل الذي يدعم نظرية الفضاء المنحني؟ ما الذي تتنبأ به النسبية العامة حول شكل الزمكان بالقرب من كتلة كبيرة (على سبيل المثال ، نجم)؟

كانت هناك أدلة تجريبية على انحناء الزمكان بواسطة جسم ضخم منذ الجزء الأول من هذا القرن (1922) ، عندما انطلق المراقبون لاختبار تنبؤات النسبية العامة. أثناء كسوف الشمس ، أدركوا أن ضوء النجوم في نفس المنطقة العامة من السماء مثل الشمس يمكن رؤيته خلال النهار. إذا تأثر الضوء المنبعث من هذه النجوم بانحناء الزمكان بسبب كتلة الشمس ، فسيكون ذلك قابلاً للقياس باعتباره انحرافًا (أو تغييرًا في الموقع) لموقع النجم في السماء. ستعاني النجوم الأقرب إلى موقع الشمس في السماء من انحراف أكبر بشكل عام ، وسيكون الانحراف متناسبًا مع مسافة النجوم من موقع الشمس في السماء. لوحظ هذا التأثير لـ 15 نجمًا خلال كسوف الشمس عام 1922 في غرب أستراليا ، وتم تفسيره على أنه تحقق بالملاحظة لتنبؤات النسبية العامة. تتنبأ النسبية العامة بأن الكتل الكروية تشوه الزمكان بنفس الطريقة التي تشوه بها كرة الرصاص سطح الصفيحة المطاطية. هذا التشوه هو الذي يجعل الكواكب تدور حول الشمس والقمر يدور حول الأرض. في الواقع ، كل الحركة المدارية هي نتيجة تأثر الأجسام بانحناء الزمكان الذي تتحرك فيه.

منذ ذلك الوقت ، لاحظ علماء الفلك حالات أخرى لانحناء الزمكان بالقرب من الأجسام الضخمة. أحد الأمثلة على ذلك هو انحراف موجات الراديو عن الكوازارات التي تحجبها الشمس كل عام (مثل 3C 279). آخر هو المجموعة المتزايدة من عدسات الجاذبية. تحدث عدسة الجاذبية عندما ينحني الضوء القادم من جسم بعيد جدًا (غالبًا ما يكون كوازار) بجسم أقرب إلى الكتلة (مثل المجرة) في صور * متعددة *. تم التقاط بعض الصور الرائعة للغاية لعدسات الجاذبية. انظر ، على سبيل المثال ، صورة اليوم في علم الفلك:

بادي بويد ، عن اسأل عالم فيزياء فلكية

تفسر النسبية العامة الجاذبية دون استخدام قوة الجاذبية بافتراض أن الكتلة منحنى الزمكان. لماذا يدفعني الزمكان المنحني نحو الأرض؟

شكرا على سؤالك الممتاز هذا ليس سؤالًا سهلًا للإجابة عليه في بضع جمل. سنقدم لك إجابة مختصرة هنا ثم نوصيك بمواقع ويب أفضل لمزيد من التفاصيل. كما تعلم بالفعل ، تخبر المادة الزمكان بكيفية الانحناء والزمكان المنحني ، ثم يخبرنا عن كيفية التحرك. تأتي فكرة التسارع وكيفية ارتباطه بالجاذبية من مبدأ التكافؤ لأينشتاين ، والذي ينص على أنه لا يمكنك التمييز بين مجال الجاذبية وتسارع منتظم مكافئ. بحيث تتسارع الأجسام في السقوط الحر تحت الجاذبية بنفس المقدار ، أو بعبارة أخرى ، تتحرك بنفس الطريقة كما لو لم تكن هناك جاذبية (أي انعدام الوزن). إذن ما يبدو أنه نتيجة الجاذبية هو في الحقيقة نتيجة انحناء الزمكان. نظرًا لأن الزمكان منحنيًا حول الأجسام الضخمة ، فإن الأرض تتحرك فقط على طول أقصر مسار في الزمكان المنحني ، والذي له نفس المظهر كما لو كانت الشمس تسحب الأرض بسبب الجاذبية. استخدم أينشتاين تجربة gedanken بسيطة باستخدام الضوء لتوضيح أفكاره. نوصي مواقع الويب التالية بمتابعة تجربة gedanken هذه وفهم النسبية العامة بشكل أفضل:

أتمنى أن يساعدك هذا،
جورجيا وأمبير مايك
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

السفر بسرعة الضوء

لماذا لا يمكن السفر بسرعة الضوء؟

وفقًا للنسبية الخاصة ، تزداد الطاقة الإجمالية لجسم ما مع زيادة سرعته وتقترب من اللانهاية مع اقتراب سرعة الجسم من سرعة الضوء. هذا يعني أن الأمر سيستغرق كمية غير محدودة من الطاقة لتسريع الجسم إلى سرعة الضوء.

داميان أودلي
اسأل عالم فيزياء فلكية

المسافر في الفضاء يخضع لتسارع ثابت ، تجاهل للحظة وحدة الدفع أو متطلبات الوقود عندما يقترب المسافر من سرعة الضوء ، "بالطريقة التي أفهمها بها" سيتعرض هيكل السفينة لضغوط هائلة ، فإن فوتونات الطاقة العالية ستقصف السفينة بمستوى طاقة متزايد باستمرار. أثناء وجوده خلف السفينة ، سيتحول الضوء إلى الأشعة تحت الحمراء.

سيتم تحويل الضوء من اقتراب Red Giant إلى منطقة أشعة جاما.

سيأتي الوقت إلى طريق مسدود. سوف تصل السفينة إلى كتلة كبيرة.

أن سرعة الضوء ستحرق بواسطة "كل الإشعاع" "كل الطاقة" "كل الكتلة" وتكون في "كل الأوقات". هل هذه أساسا الفكرة الصحيحة؟

إذا كان الأمر كذلك ، فإن السؤال الآخر هو: السرعة مرتبطة بالوقت والكتلة / الجاذبية ، لذلك يقودني إلى الاعتقاد بأن هناك نوعًا من "العامل" مثل "جزيئات الهواء في الغلاف الجوي للكواكب" يتم ضغطها أو تأثرها بطريقة أخرى . كما لو أن القماش يتم شده.

أفهم أننا نعيش على حافة / سطح "فقاعة الصابون" المتوسعة ، والماضي في المركز غير موجود بينما المستقبل هو ما نتوسع فيه. هل حصلت عليه بشكل صحيح حتى الآن؟

طلبت من زميلي ديموس كازاناس الرد على سؤالك. إجابته كالتالي:

الراصد الذي يحافظ على تسارع ثابت لن يشعر بأي ضغوط غير العادية عندما يقترب من سرعة الضوء. الإجهاد ناتج عن التسارع وليس السرعة ، وبما أن التسارع ثابت فلن يكون هناك المزيد من الضغوط عندما تكون السرعة كبيرة أو صغيرة.

صحيح أنه سيكون هناك تحول أزرق في جميع الفوتونات القادمة إلى الأمام وإذا أراد المرء حساب ذلك ، نعم ستكون هناك ضغوط من تفاعلهم مع سفينة الفضاء. بخلاف ذلك ، بقدر ما لا يتفاعل المراقب مع الخارج ، يجب أن يشعر بالراحة التي يشعر بها عندما يجلس في مكتبه.

تصبح متطلبات الطاقة بالطبع عملاقة بسبب كمية الوقود اللازمة للاقتراب من سرعة الضوء بشكل تعسفي. يمكن للمرء أن يحسب عند النقطة التي تصبح فيها كتلة الوقود المطلوب للحفاظ على تسارع السفينة عالية جدًا لدرجة أن جاذبيتها الذاتية ستؤدي إلى انهيارها على شكل ثقب أسود. بالطبع كان المراقب (المفترض بشريًا) قد سُحق قبل وقت طويل بسبب مجال الجاذبية الشديد لسفينته.

نعم ، صورتك عن الكون المتوسع (نعتقد) صحيحة أساسًا إذا افترضنا أن الكون مغلق بالفعل. إذا كانت مفتوحة ، فإن تشبيه فقاعة الصابون لا يصمد ، وسيتعين على المرء أن يفكر في نوع مختلف من السطح الفائق الذي يمتد إلى ما لا نهاية.

آمل أن هذا لا يجيب على بعض أسئلتك.

جيم لوشنر
اسأل عالم فيزياء فلكية

تم تحديد تمدد الوقت عدة مرات على الأقل على أنه دالة للتسارع وليس السرعة. لا تتعامل تحولات لورنتز مع التسارع ، بل السرعة فقط. بدأت في حساب تأثير تمدد الوقت للكتلة والسرعة كوظائف للطاقة في النظام. أتساءل عما إذا كان لدى أي شخص تحليل يمكنني قراءته. الرياضيات الخاصة بي لا تصل إلى التفاضل والتكامل ، لكن يمكنني عادةً فهم عمل الآخرين.

إن تمدد الوقت هو دالة على السرعة. إنها دالة للسرعة النسبية لإطارين مرجعيين بالقصور الذاتي. ومع ذلك ، للانتقال من إطار مرجعي إلى آخر ، عليك أن تغير سرعتك ، عليك أن تسرع.

في المفارقة المزدوجة ، يبقى رومولوس في منزله على الأرض ، بينما يسافر ريموس بجزء جيد من سرعة الضوء إلى Alpha Centauri ، ثم يستدير ويعود. عندما يجتمعون مرة أخرى ، وجدوا أن ريموس أصغر من رومولوس. ومع ذلك ، أثناء الساق المقيدة من الرحلة ، يرى ريموس أن رومولوس يشيخ ببطء أكثر منه ، وأثناء رجوعه ، يرى ريموس أيضًا أن رومولوس يشيخ ببطء أكثر منه. نظرًا لأن ريموس يرى دومًا أن رومولوس يشيخ ببطء ، فكيف أصبح رومولوس أكبر سنًا؟ (يرى رومولوس دائمًا أن ريموس يتقدم في العمر ببطء أكبر ، لذلك ليس لديه سبب يدعو إلى الدهشة).

التفسير هو أنه عندما يستدير Remus ويعود ، ينتقل من إطار حيث يكون Romulus أصغر من Remus ، إلى إطار حيث يكون Romulus أقدم. هذا التغيير في الإطارات ، وليس التأثيرات الجسدية للتسارع ، هو الذي ينتج عنه أن ينتهي المطاف بريموس أصغر من توأمه في المنزل.

يسهل فهم هذا النوع من التفسير فهم التفسيرات المربكة التي توجد غالبًا في الكتب.

توم بريدجمان وديفيد بالمر
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

هل تم إثبات تمدد الوقت في أي تجارب؟ إذا كان الأمر كذلك فكيف؟

تم قياس تأثيرات المقدار الصحيح لتكون متسقة مع تمدد الوقت ضمن عدم اليقين في القياس. هذه ليست براهين نهائية على النظرية ولكنها مؤشرات قوية على صحة النظرية. كانت إحدى التجارب هي إطلاق ساعات ذرية في طائرات حول الأرض في اتجاهين متعاكسين. كان الفارق الزمني بين الساعتين بعد الرحلات متسقًا مع تلك التي تنبأ بها تمدد الوقت. علاوة على ذلك ، فإن الميونات ، الجسيمات دون الذرية التي تكونت في الغلاف الجوي العلوي بواسطة الأشعة الكونية ، غير مستقرة وتتفكك بعد فترة قصيرة من الزمن. ومع ذلك ، نظرًا لأنها تقترب من سرعة الضوء ، فإن عمرها أطول ، على الأقل كما رأينا على سطح الأرض. هذه الحياة الممتدة ، تتوافق أيضًا مع التنبؤ بالتمدد الزمني.

مع تحياتي
مارتن ستيل وأمبير جاي كامينغز
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

سمعت ذات مرة "قصة" عن توأمين ، أحدهما ذهب على متن سفينة صاروخية إلى نجم قريب بينما بقي الآخر في الخلف. عندما عاد التوأم الضال ، كان توأمه المرتبط بالأرض قد تقدم في السن إلى حد كبير بينما لم يفعل. ما الذي يحدد أي من التوائم أكبر سنًا؟

نعم ، أنت محق ، هذه هي "مفارقة التوأم" الكلاسيكية وهي نتاج النسبية الخاصة.

الإجابة المختصرة هي أن أحدهما يبقى في إطار مرجعي بالقصور الذاتي ، بينما الآخر لا يبقى. يزداد عمر التوأم الذي يبقى في إطار بالقصور الذاتي.

فيما يلي بعض التفاصيل الإضافية: تفترض نظرية النسبية لأينشتاين شيئين:

* قوانين الفيزياء هي نفسها في جميع الأطر المرجعية بالقصور الذاتي
* سرعة الضوء هي نفسها دائمًا بغض النظر عن الإطار المرجعي

هذا أمر غير بديهي ، ولكن تم التحقق منه مرارًا وتكرارًا من خلال التجربة. لمعرفة سبب كون ذلك مخالفًا للحدس ، تخيل قطارين ، يسير كل منهما 60 ميلًا في الساعة ، أحدهما يتجه شمالًا والآخر جنوبًا.
الحالة 1: في الإطار المرجعي للأرض ، تبلغ سرعة كل منها 60 ميلاً في الساعة.
الحالة 2: في الإطار المرجعي للقطار المتجه شمالًا ، لا يزال القطار المتجه شمالًا ، لكن القطار المتجه جنوباً يسير بسرعة 120 ميلاً في الساعة.
الحالة 2: في الإطار المرجعي للقطار المتجه جنوباً ، لا يزال القطار المتجه جنوباً ، لكن القطار المتجه شمالاً يسير بسرعة 120 ميلاً في الساعة.

من ناحية أخرى ، يتحرك الضوء المنبعث من المصابيح الأمامية لكل قطار بسرعة الضوء بالضبط ، بغض النظر عمن يقوم بالقياس. ليس c + 60mph أو c-60mph ، فقط عادي c. (حيث c هي سرعة الضوء)

بمجرد قيامك بهذا الافتراض ، فإن الأشياء الأخرى التي تتوقع عادةً أن تكون ثابتة يجب أن تتغير. يجب أن تتغير الكميات مثل الأطوال والأوقات التي غالبًا ما تكون ثابتة ومستقلة عن الإطار المرجعي للمراقب للحفاظ على سرعة الضوء كما هي في كل إطار مرجعي.

إذا كانت القطارات تتحرك بالقرب من سرعة الضوء ، سيرى الأشخاص في كل قطار قطارهم الخاص كالمعتاد ، لكن بالنظر من النافذة إلى القطار الآخر ، أو الأرض ، سيرون ساعات تتحرك ببطء وكل شيء أقصر قليلاً (في اتجاه الحركة).

في حالة المفارقة المزدوجة ، الافتراض هو أن الشخص يدخل سفينة ثم يكون في هذا الإطار المرجعي المختلف. في مرحلة ما استدار ، وبالتالي قام بتبديل الإطارات المرجعية مرة أخرى ، وعندما عاد إلى المنزل ، عاد الآن في الإطار المرجعي للأرض. اعتمادًا على السرعة التي انطلقت بها السفينة ، انقضى وقت أقل بكثير بالنسبة له مقارنة بشقيقه التوأم الذي بقي في المنزل. سيكون هذا أقصر بعامل:

الجذر التربيعي (1 - (ت / ج) ^ 2): حيث v = السرعة و c = سرعة الضوء

هناك صيد واحد ، كيف تتسارع سفينته بهذه السرعة السريعة ثم تستدير؟ لا يتطلب الأمر فقط قدرًا هائلاً من الطاقة ، ولكن إذا كان سيكون مريحًا لرائد الفضاء ، فلا يمكن أن يتسارع أسرع من "g" أو نحو ذلك.

يمكنك العثور على مزيد من التفاصيل في الأسئلة الشائعة للفيزياء على:

جوناثان كيوهان
اسأل عالم فيزياء فلكية

سلوك الضوء

هل الفوتونات لها كتلة؟ لأن المعادلتين e = mc 2 ، و e = hf ، تدلان على أن m = hf / c 2. هو كذلك؟

لا ، ليس للفوتونات كتلة ، لكن لديها زخمًا. المعادلة العامة المناسبة للاستخدام هي

لذلك في حالة الفوتون ، m = 0 لذا E = pc أو p = E / c. من ناحية أخرى ، بالنسبة لجسيم كتلته m في حالة السكون (أي ، p = 0) ، يمكنك الحصول على E = mc 2 الشهير.

غالبًا ما تدخل هذه المعادلة في العمل النظري في الفيزياء الفلكية للأشعة السينية وأشعة جاما ، على سبيل المثال في تشتت كومبتون حيث يتم التعامل مع الفوتونات كجسيمات تصطدم بالإلكترونات.

هذه الأسئلة كانت تزعجني ولصفي الكيمياء. هل للضوء كتلة؟ معظم الناس لن يفكروا في ذلك ولكن هذا هو السبب في أنني أجادل ضده. على الرغم من أن الضوء لا يؤثر على أي شيء في مساره مثل الجسم الصلب ، إلا أنه يتأثر بالجاذبية. أي شيء له كتلة يتأثر بالجاذبية. لماذا أقول أن الضوء له كتلة؟ حسنًا ، إذا كان مجال جاذبية الثقوب السوداء قويًا لدرجة أن الضوء لا يستطيع الهروب من نفسه ، فلا بد أن يكون للضوء كتلة؟ هل انا على حق؟ الكل يجادل ضده.

هذه قضايا مثيرة للاهتمام تطرحها. سواء كان الضوء (أو الفوتونات بدقة أكبر ، الوحدات غير القابلة للتجزئة التي يمكن أن ينبعث فيها الضوء أو يمتص) له كتلة ، وكيف يتأثر بالجاذبية ، فقد حير العلماء لسنوات عديدة. إن اكتشاف كل شيء هو ما جعل ألبرت أينشتاين مشهورًا. تحمل معي وسأحاول شرح كل من النظرية والملاحظة.

بالعودة إلى القرن الثامن عشر الميلادي ، كان العلماء لا يزالون يكافحون من أجل فهم نظرية الضوء الصحيحة: هل تتكون من جسيمات أم أنها مكونة من موجات؟ وفقًا لنظرية أن الضوء عبارة عن موجات ، لم يكن من الواضح كيف سيستجيب للجاذبية. ولكن إذا كان الضوء يتكون من جزيئات ، فمن المتوقع أن تتأثر بالجاذبية بنفس طريقة تأثر التفاح والكواكب. نما هذا التوقع عندما تم اكتشاف أن الضوء لا ينتقل بسرعة غير محدودة ، ولكن بسرعة محدودة قابلة للقياس.

مسلحًا بهذه الحقائق ، تم نشر ورقة بحثية في عام 1783 من قبل جون ميشيل ، أشار فيها إلى أن نجمًا مضغوطًا ضخمًا بدرجة كافية سيمتلك مجال جاذبية قويًا بما يكفي بحيث لا يتمكن الضوء من الهروب - أي ضوء ينبعث من سطح النجم سيكون تم جره مرة أخرى بفعل جاذبية النجم قبل أن يتمكن من الابتعاد كثيرًا. توصل العالم الفرنسي لابلاس إلى نتيجة مماثلة في نفس الوقت تقريبًا.

لم يتم عمل الكثير على مدار المائة عام التالية أو نحو ذلك مع أفكار ميشيل ولابلاس. كان هذا صحيحًا في الغالب لأنه خلال ذلك الوقت ، أصبحت نظرية موجات الضوء أكثر قبولًا. ولم يفهم أحد كيف يمكن للضوء ، كموجة ، أن يتأثر بالجاذبية.

أدخل ألبرت أينشتاين. في عام 1915 اقترح نظرية النسبية العامة. أوضحت النسبية العامة ، بطريقة متسقة ، كيف تؤثر الجاذبية على الضوء. علمنا الآن أنه على الرغم من عدم وجود كتلة للفوتونات ، إلا أنها تمتلك زخمًا (لذا فإن بيانك حول عدم تأثير الضوء على المادة غير صحيح). علمنا أيضًا أن الفوتونات تتأثر بمجالات الجاذبية ليس لأن الفوتونات لها كتلة ، ولكن لأن حقول الجاذبية (على وجه الخصوص ، حقول الجاذبية القوية) تغير شكل الزمكان. تستجيب الفوتونات للانحناء في الزمكان ، وليس بشكل مباشر إلى مجال الجاذبية. الزمكان هو "الفضاء" رباعي الأبعاد الذي نعيش فيه - هناك 3 أبعاد مكانية (فكر في X و Y و Z) وبُعد زمني واحد.

دعونا نربط هذا بالضوء الذي يسافر بالقرب من نجم. يغير مجال الجاذبية القوي للنجم مسارات أشعة الضوء في الزمكان مما كانت عليه لو لم يكن النجم موجودًا. على وجه التحديد ، ينحني مسار الضوء قليلاً نحو الداخل نحو سطح النجم. نرى هذا التأثير طوال الوقت عندما نلاحظ النجوم البعيدة في كوننا. عندما يتقلص النجم ، يصبح مجال الجاذبية على سطحه أقوى ، وبالتالي ينحني الضوء أكثر. هذا يجعل الأمر أكثر صعوبة للضوء من النجم للهروب ، وبالتالي يبدو لنا أن النجم باهت. في النهاية ، إذا تقلص النجم إلى نصف قطر حرج معين ، فإن مجال الجاذبية على السطح يصبح قوياً لدرجة أن مسار الضوء ينحني بشدة إلى الداخل بحيث يعود إلى النجم نفسه. لم يعد بإمكان الضوء الهروب. وفقًا لنظرية النسبية ، لا شيء يمكن أن يسافر أسرع من الضوء. وهكذا ، إذا لم يستطع الضوء الهروب ، فلا يمكن لأي شيء آخر أن يهرب. يتم سحب كل شيء للخلف بواسطة مجال الجاذبية. نحن نطلق على منطقة الفضاء التي ينطبق عليها هذا الشرط اسم "الثقب الأسود" (وهو مصطلح صاغه لأول مرة العالم الأمريكي جون ويلر في عام 1969).

الآن ، كوننا علماء ، فإننا لا نقبل فقط نظريات مثل النسبية العامة أو استنتاجات مثل الفوتونات ليس لها كتلة. نحن نختبرها باستمرار ، ونحاول إثباتها أو دحضها بشكل قاطع. حتى الآن ، صمدت النسبية العامة أمام كل اختبار. ونحاول قدر المستطاع ، لا يمكننا قياس كتلة الفوتون. يمكننا فقط وضع حدود عليا للكتلة التي يمكن أن تحتويها. يتم تحديد هذه الحدود العليا من خلال حساسية التجربة التي نستخدمها لمحاولة "وزن الفوتون". آخر رقم رأيته هو أن الفوتون ، إذا كان له أي كتلة على الإطلاق ، يجب أن يكون أقل من 4 × 10 -48 جرامًا. للمقارنة ، كتلة الإلكترون 9 × 10 -28 جرامًا.

آمل أن يجيب هذا على الأسئلة التي لديك أنت وفصل الكيمياء.

نظرت في كل مكان ، لكن هذا هو المكان الوحيد الذي وجدته والذي قد يجيب على سؤالي.

  1. إذا كنت أسافر بسرعة الضوء (في الفضاء الخارجي) ، وقمت بتشغيل مصباح يدوي (موجه للأمام) ، فهل ستضيء وحدة التحكم الخاصة بي أم أن الضوء "يتوقف"؟ أيضًا ، هل يمكنني إضاءة هدف بالخارج ، إذا قمت بتشغيل المصابيح الأمامية؟
  2. أعتقد أن هذا هو نفس السؤال ، فقط في بيئة مختلفة. إذا أطلقت رصاصة تتحرك بسرعة 600 قدم / ثانية ، وكانت سيارتي تسرع بسرعة 600 قدم / ثانية ، فهل ستطير الرصاصة من البرميل؟ هل يمكن أن تتسارع الرصاصة بالفعل إلى 1200 قدم / ثانية؟

لن أقدر الإجابات فحسب ، بل أود حقًا معرفة مكان جيد لتعلم هذا النوع من الفيزياء (مثل الكتب ، ويب ، إلخ ..)

هذه أسئلة جيدة للغاية ، والتفكير في أسئلة مثل هذه حفز أينشتاين لتطوير نظريته النسبية. سيكون من الأسهل الإجابة على السؤال الثاني أولاً. في هذه الحالة ، ستتسارع الرصاصة إلى 1200 قدم / ثانية بالنسبة إلى الأرض. والسبب هو أن قوة انفجار البارود تزيد من سرعة الرصاصة بمقدار 600 قدم / ثانية بالنسبة إلى البندقية. إذا حدث أن المسدس يتحرك بسرعة 600 قدم / ثانية بالنسبة إلى الأرض ، فإن السرعة النهائية للرصاصة بالنسبة للأرض ستكون 1200 قدم / ثانية. ضع في اعتبارك أن جميع السرعات بشكل أساسي مرتبطة بشيء آخر. على سبيل المثال ، الأرض تدور وتتحرك حول الشمس ، لذا فأنت تتحرك عبر الفضاء حتى عندما تكون "في حالة راحة" بالنسبة إلى الأرض.

قلت "بشكل أساسي" لأن هناك استثناء واحد. سرعة الضوء هي نفسها دائمًا (على وجه التحديد ، 300000 كم / ثانية) لجميع المراقبين ، بغض النظر عن سرعة المراقب أو باعث الضوء (في هذه الحالة ، مصباح يدوي). هذا ليس بديهيًا جدًا ، كما آمل أن يكون التفسير النقطي كذلك. لذا حتى لو كنت تسافر بسرعة 150000 كم / ثانية ، فإن شعاع من الضوء لا يزال يمر بسرعة 300000 كم / ثانية أو يقترب منك 300000 كم / ثانية. ما يحدث هو أنه عندما تسافر بشكل أسرع وتقترب من سرعة الضوء ، تقصر المسافات ويبطئ الوقت بحيث لا يزال الضوء ينتقل بسرعة 300000 كم / ثانية بالنسبة لك. هذه ليست مجرد نظرية. وقد لوحظت هذه الآثار في التجارب. وفقًا لمعادلات أينشتاين ، من المستحيل أن يصل أي شيء له كتلة إلى سرعة الضوء. لذا فإن الإجابة على السؤال الأول هي أنه لا يمكنك السفر بسرعة الضوء ، ولكن حتى لو كنت تسافر بسرعة قريبة من سرعة الضوء ، فلا يزال بإمكانك إضاءة وحدة التحكم الخاصة بك وإلقاء الضوء على الهدف خارج. إن سرعة الرصاصة لا تذكر مقارنة بسرعة الضوء ، لذلك في هذه الحالة لا داعي للقلق بشأن هذه التأثيرات.

كتاب جيد المستوى العام حول هذه المواضيع كون أينشتاين بواسطة نايجل كالدر.

آندي بتاك
لفريق Ask an Astrophysicist

رأيت إشارة إلى هذا الموضوع في The Imagine the Universe! الموقع ، لكنني أخشى أنني لا أفهم ذلك. يوضح المثال المعطى أنه إذا كان جسم ضخم (مثل المجرة) يقع مباشرة بيننا وبين جسم آخر (مثل الكوازار) فإن الضوء من هذا الكوازار سينحني حول الجسم الهائل ليشكل حلقة. هذا الجزء منطقي. ومع ذلك ، إذا لم يكن الجسم الضخم في خط مباشر بيننا وبين الجسم الذي يتم عدساته ، فستظهر صورتان متطابقتان أو أكثر للكائن الهائل حول الجسم الهائل (مثل تقاطع أينشتاين). أنا فقط لا أفهم لماذا هذا هو الحال. لماذا لا تشكل القطع الناقص؟ ما الذي يركز الضوء على نقطتين أو أربع نقاط؟

إجابة غامضة: يتعلق الأمر بالبصريات ، والعلاقة الأساسية بين النقاط مقابل الخطوط ، وحجج التناظر.

إجابة أكثر تفصيلاً:
افترض ، من أجل الجدل ، أن الأشياء البعيدة عن المركز خلف العدسة تم تصويرها على أنها قطع ناقص. افترض أن كائنين كانا (في موضع فعلي ، وليس ظاهريًا) في اتجاهات ، على سبيل المثال ،
أ) 1 درجة شمال العدسة و
ب) 1 درجة شرق العدسة
قد تتوقع أن تكون القطعتان الناقصتان متشابهتين في الحجم والشكل ، لكنهما ستدوران بالنسبة لبعضهما البعض. لذلك سوف يعبرون في مكانين على الأقل.

نظرًا لأن الضوء قابل للانعكاس في أنظمة بصرية بسيطة مثل هذا ، تخيل شعاعًا من الضوء ينتقل من عينك باتجاه إحدى النقاط التي يبدو أن القطع الناقصة تتقاطع فيها. من خلال القابلية للانعكاس ، يجب أن يصطدم هذا الشعاع بالجسم أ) ، لأنه يتجه نحو صورة a. يجب أيضًا أن تضغط على ب) ، لأنها تتجه نحو صورة ب. نظرًا لأن البصريات البسيطة (بدون مرايا نصف فضية وما شابه) لا تسمح بتقسيم الأشعة ، فهذا مستحيل.

نظرًا لأن الافتراض بأن الصورة ستكون بيضاوية يؤدي إلى نتيجة مستحيلة ، يجب أن يكون هذا الافتراض خاطئًا. (هذا هو أسلوب "اختزال إعلان العبث").

أنا لست عالم رياضيات ، ولكن من المحتمل إثبات أن أي تعيين لجميع النقاط في real_space للخطوط في image_space يؤدي إلى تقاطعات لخطوط الصورة ، وبالتالي فهو مستحيل بصريًا. ومع ذلك ، هذا لا يعني أنه لا يمكنك تعيين النقاط إلى صور نقطية متعددة.

ديفيد بالمر
اسأل عالم فيزياء فلكية

لماذا سرعة الضوء هي السرعة القصوى رغم اعتمادها على النفاذية وثوابت العزل؟

تعتمد سرعة الضوء في وسط معين بالفعل على النفاذية وثوابت العزل. كما تعلمون معًا ، فإن هذه العوامل تشكل مؤشر الانكسار n = (epsilon * mu) .5 بدوره ، يحدد مؤشر الانكسار السرعة بواسطة v = c / n. تكون قيم mu و epsilon لجميع المواد المعروفة أكبر من القيمة الموجودة في الفراغ ، وبالتالي فإن سرعة الضوء لها قيمة قصوى في الفراغ. السبب الدقيق لكون قيم mu و epsilon أصغر في الوسائط بدلاً من الفراغ هو خارج الفيزياء الفلكية قليلاً وهو يقع بشكل أكبر في مجال علم المواد أو فيزياء الحالة الصلبة.

بدأ رسم تاريخي موجز لسرعة الضوء وقيمته المقاسة في عام 1675 مع عالم الفلك رومر ، الذي لاحظ اختلافًا غير مبرر في أوقات عبور أقمار المشتري.ما رآه كان ، اعتمادًا على الوقت من السنة ، أن أقمار المشتري ستمر أمام الكوكب في وقت كان بعيدًا قليلاً عن الوقت المتوقع ، مع الإزاحات تصل إلى حوالي 16 دقيقة. نظرًا لأنه يمكن افتراض أن مدارات الأقمار منتظمة تمامًا ، فقد أرجع رومر الفرق بشكل صحيح إلى المسافة المتغيرة التي يجب أن يقطعها الضوء قبل أن نلاحظ العبور. عندما تكون الأرض في مدارها أقرب إلى المشتري ، يجب أن يقطع الضوء مسافة أقل مما كانت عليه عندما تكون الأرض على الجانب الآخر من مدارها. كان لدى رومر تقدير جيد لقطر مدار الأرض ، واستنتج قيمة معقولة لسرعة الضوء. تحسنت قياسات سرعة الضوء ، وأجرى فوكو واحدة في عام 1846 استخدمت مرايا سريعة الدوران على التلال التي تفصل بينها عدة أميال. عندما كان جيمس كلارك ماكسويل يعمل على نظريته عن الإشعاع الكهرومغناطيسي ، أدرك أن الموجات الكهرومغناطيسية تنبأت بالفعل بهذه النظرية. كانت سرعتهم ، من حيث الثوابت الكهرومغناطيسية ، قريبة جدًا من القيمة المقاسة لسرعة الضوء لدرجة أنه استنتج على الفور أن الضوء هو بالتالي موجة كهرومغناطيسية.

آمل أن يساعد هذا في الإجابة على أسئلتك.

جيف سيلفيس وبادي بويد
اسأل عالم فيزياء فلكية

يبدو أن نظرية أينشتاين القائلة بأن سرعة الضوء ثابتة (ج) قد تكون في خطر. ادعى العديد من علماء الفيزياء أنهم تسببوا في انتقال الضوء بسرعة 300 ضعف سرعة الضوء العادية. إذا ثبت أن أبحاثهم دقيقة ، فماذا سيفعل ذلك بنظريات أينشتاين وتصورنا لتطور الكون؟ من خلال هذه المعرفة ، من المؤكد أن السفر إلى الفضاء للإنسان (وأشكال الحياة الأخرى التي ربما تكون قد اكتشفت هذا منذ آلاف السنين) يمكن أن يأخذ إمكانية السفر في الفضاء المجري بعيدًا عن الخيال العلمي إلى عالم ما يمكننا فقط أن نحلم به ونكتب عنه.

أولا توضيح: سرعة الضوء في فراغ دائمًا ما يكون ثابتًا (ج) --- هذا ليس اختراع أينشتاين ، بل الحقيقة التي أسس عليها نظرياته النسبية.

من ناحية أخرى ، عرف الفيزيائيون دائمًا أن سرعات الضوء في الغاز والسائل والمواد الصلبة (الهواء والماء والزجاج وما إلى ذلك) تعتمد على تركيبة المواد. هذا هو مجال البصريات ، حيث يعتقد أولئك الذين يعرفون هذه التجارب الحديثة أنها تطورات جديدة مثيرة في علم البصريات ، والتي مع ذلك لا تتعارض مع النسبية. أي ، أسرع من السفر الخفيف لا يزال ينتمي بقوة إلى الخيال العلمي ، لسوء الحظ.

إذا كان لديك متصفح يدعم Java ، فتحقق من:

يتيح لك هذا التطبيق الصغير معرفة كيف تتحرك الميزة بشكل أسرع من ج يمكن إنشاؤها من تراكب موجات ذات ترددات مختلفة ، وكلها تتحرك عند أو أسفل ج ويتيح لك أيضًا أن ترى بنفسك أنه لا يمكن استخدام هذا لإرسال إشارة أسرع من ج.

كوجي موكاي ، ديفيد بالمر ، كيفن بويس وأمبير برام بوروسون
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

وفقًا لإجابة على سؤال سابق (http://imagine.gsfc.nasa.gov/ask_astro/relativity.html#961102) لا تستجيب الفوتونات مباشرة لحقل الجاذبية. بدلاً من ذلك ، يستجيبون للانحناء في الزمكان الناجم عن مجال الجاذبية.

إذا استجابت الفوتونات للانحناء في الزمكان ، أتوقع أن يكون هذا الانحناء هو نفسه لجميع الأطوال الموجية للضوء. هل هناك أي دليل تجريبي على ذلك ، فهل يتبع الضوء الأزرق نفس مسار الضوء الأحمر في مجال الجاذبية؟

نعم كلامك صحيح. وفقًا للدكتور جريجوري بوثون من قسم الفيزياء بجامعة أوريغون
(http://nedwww.ipac.caltech.edu/level5/Bothun2/Bothun4_6_6.html):

"عدسة الجاذبية هي لونية. لا يوجد مكافئ لمؤشر الانكسار للعدسة العادية لأن سلوك الضوء الذي يمر عبر الزمكان المنحني مستقل عن طوله الموجي. هذا هو التوقيع الفريد لعدسة الجاذبية كسبب لتغير ناتج الضوء من نجم بعيد ". هذه خاصية أساسية للنسبية العامة ولم يتم قياس أي انتهاكات. تتنبأ بعض نظريات الجاذبية الكمومية باعتماد صغير على الطول الموجي عند الأطوال الموجية القصيرة. لم يتم رؤية هذا التأثير أيضًا.

هانز كريم عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

تحويل كتلة الطاقة

e = mc 2 هي نسخة من معادلة أينشتاين النسبية الشهيرة. على وجه التحديد ، هذا يعني أن الطاقة تساوي الكتلة مضروبة في مربع سرعة الضوء. في جوهرها ، تنص على أن هناك تكافؤًا بين الكتلة والطاقة. هذا البيان البسيط له العديد من الآثار العميقة. مثل عدم وجود جسم بكتلة يمكن أن يكون أسرع من سرعة الضوء!

فيما يلي بعض المراجع (بعضها أكثر تقدمًا من البعض الآخر ..)

روسر ، دبليو جي في (وليام جيرينت فوغان). - النسبية الخاصة التمهيدية. - لندن: تايلور وفرانسيس ، 1991. - 0850668387

مفضلاتي الشخصية هي:

تايلور ، إدوين ف. (إدوين فلورمان). - فيزياء الزمكان: مقدمة في النسبية الخاصة / إدوين ف. تايلور ، جو. - الطبعة الثانية. - نيويورك: W.H. فريمان ، 1992. - 0716723263

فينمان ، ريتشارد ب. ، ريتشارد فيليبس ، 1918-1988. - محاضرات فينمان في الفيزياء. - المجلد. 1: [ميكانيكا وإشعاع و. - ريدينج (قداس) لندن: أديسون ويسلي ، 1964. - 1574051

لورا ويتلوك وتيم كالمان
اسأل عالم فيزياء فلكية

لماذا من المستحيل ، في هذا الوقت ، تحويل الطاقة إلى مادة؟

يحدث ذلك في كل وقت. تقوم مسرعات الجسيمات بتحويل الطاقة إلى جسيمات دون ذرية ، على سبيل المثال عن طريق تصادم الإلكترونات والبوزيترونات. يذهب بعض الطاقة الحركية في التصادم إلى تكوين جسيمات جديدة.

ومع ذلك ، ليس من الممكن جمع هذه الجسيمات التي تم إنشاؤها حديثًا وتجميعها في ذرات وجزيئات وهياكل أكبر (أقل مجهرية) نربطها بـ "المادة" في حياتنا اليومية. هذا جزئيًا لأنه بالمعنى التقني ، لا يمكنك فقط إنشاء مادة من الطاقة: هناك العديد من "قوانين الحفظ" للشحنات الكهربائية ، وعدد اللبتونات (الجسيمات الشبيهة بالإلكترون) وما إلى ذلك ، مما يعني أنه يمكنك فقط تكوين المادة. / أزواج مادة مضادة من الطاقة. ومع ذلك ، فإن المادة المضادة لديها ميل مؤسف للاندماج مع المادة وتحويل نفسها مرة أخرى إلى طاقة. على الرغم من أن علماء الفيزياء تمكنوا من احتجاز كمية صغيرة من المادة المضادة بأمان باستخدام المجالات المغناطيسية ، إلا أن هذا ليس بالأمر السهل.

أيضًا ، معادلة أينشتاين ، الطاقة = الكتلة × مربع سرعة الضوء ، تخبرك أن الأمر يتطلب قدرًا هائلاً من الطاقة لتكوين المادة بهذه الطريقة. المسرع الكبير في Fermilab يمكن أن يكون استنزافًا كبيرًا لشبكة الكهرباء في مدينة شيكاغو وحولها ، وقد أنتج القليل جدًا من المادة.

كوجي موكاي مع ديفيد بالمر وآندي بتاك وبول بتروورث
اسأل عالم فيزياء فلكية

الجاذبية

أنا طالب جامعي في السنة الأولى ولدي أسئلة حول الجاذبية. هل من المعروف مدى سرعة انتقال موجات الجاذبية؟

موجات الجاذبية ، مثلها مثل الفوتونات ، هي موجات تنتقل بسرعة الضوء. ومع ذلك ، حتى الآن ، لا يمكن لعلماء الفلك اكتشافها مباشرة ، ولكن يمكنهم ملاحظة تأثيرها على الأجسام التي تصدرها.

يُعتقد أن موجات الجاذبية تنبعث بالقرب من النجوم المضغوطة ، مثل النجم النيوتروني أو الثقب الأسود. مثلما انتشرت التموجات بعيدًا عن حجر مقذوف في بركة ، كذلك انتشرت موجات الجاذبية عبر الفضاء ، مما أدى إلى ثنيها لأعلى ولأسفل. تمكن عالمان من جامعة ماساتشوستس ، تايلور وهولس ، من إثبات وجودهما من خلال رصد نظام ثنائي من النجوم النابضة. لقد أثبتوا وجود موجات الجاذبية وحصلوا على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1993.

ديفيد بالمر وسمر صافي حرب
اسأل عالم فيزياء فلكية

لماذا لا يمكننا استخدام الإشارات الواردة من المركبات الفضائية البعيدة للبحث عن موجات الجاذبية؟

ألن تُظهر عمليات الإرسال الخاصة بهم تحولات مكانية أو زمنية عندما يتم توسيع أو تقليص الحيز الزمني من المرسل إلى المستقبل بواسطة موجات الجاذبية؟

السبب هو أن سعة الموجة الثقالية صغيرة:

باستخدام 10-20 كسعة تمثيلية ، وباستخدام خط أساس 30 وحدة فلكية (تقريبًا المسافة إلى نبتون ، على سبيل المثال) ، نحتاج إلى قياس الإزاحة بمقدار 4.5 × 10 -8 م. هذا هو حجم الجزيء.

الساعات على المركبات الفضائية التي أطلقناها ليست دقيقة بما يكفي لقياس مثل هذا الإزاحة الصغيرة ، مهما كانت التقنيات التي قد نرغب في تطبيقها. جهاز الإرسال على هذه المركبات الفضائية ليس قريبًا من الاستقرار في التردد للسماح بالقياسات عند مثل هذا المستوى الصعب.

هذا هو السبب في أن مهمة ليزا المقترحة صعبة للغاية من الناحية الفنية ، وينطبق الشيء نفسه على أجهزة الكشف الأرضية مثل LIGO.

أتمنى أن يساعدك هذا،
كوجي وأمبير بارب
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

لدي سؤال لم أجده في أرشيفك: كيف تتفاعل المادة المضادة مع خطورة المادة العادية؟ هل توجد تجارب؟ (يمكنني تخيل وجود نيوترونات مضادة في حقل الأرض ، لكنني لا أعرف شيئًا.)

يوجد ملخص شائع للمستوى في الأسئلة الشائعة حول فيزياء Usenet:

الحجة الوحيدة التي أحبها هي من قبل شيف: لقد أثبتت تجارب Eotovos الشهيرة مبدأ التكافؤ ، أن نسبة الجاذبية إلى كتلة القصور الذاتي متطابقة في المواد المختلفة. تتضمن كتلة هذه المواد "الطبيعية" مساهمات من البوزيترونات الافتراضية التي يتم إنشاؤها وتدميرها باستمرار (جنبًا إلى جنب مع الإلكترونات الافتراضية) ، وتختلف مساهمة البوزيترون الافتراضية في المواد المختلفة (أكثر في العناصر Z الأعلى). وهكذا ، أثبتت تجارب Eotovos أن البوزيترونات الافتراضية تتفاعل مع الجاذبية بنفس الطريقة التي تتفاعل بها المادة العادية.

حسنًا ، هل هناك تجارب مباشرة باستخدام حقيقة المادة المضادة؟ ليس بعد ، على الأقل لا يوجد شيء حاسم ، ولكن قد يكون هناك واحد (أو أكثر) في المستقبل القريب. تأمل مجموعة ATHENA (AnTHydrogEN Apparatus) التابعة لـ CERN في إجراء اختبارات الدقة لـ WEP (مبدأ التكافؤ الضعيف) باستخدام ذرات الهيدروجين المضاد المحاصرة ، وربما لا تكون المجموعة الوحيدة التي تسعى إلى تحقيق هذا الهدف. صفحة المعلومات العامة لأثينا:

لديها العديد من الروابط التي قد تجدها مثيرة للاهتمام على وجه الخصوص ، هناك العديد من الأوراق البحثية في "Proceedings of Intl. Workshop حول جاذبية المادة المضادة والتحليل الطيفي للهيدروجين المضاد" مع عناوين / ملخصات مثيرة للاهتمام.

كوجي موكاي وأمبير برام بوروسون
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

النسبية والفيزياء الكمومية

في نظرية الكم ، يتم التوسط في القوة عن طريق تبادل الجسيمات الافتراضية. على الرغم من أن النسبية العامة هي نظرية كلاسيكية وليست كمومية ، فإننا نتوقع أن الجاذبية يتوسطها الجسيم أيضًا. نسمي هذا الجرافيتون.

افضل الأمنيات،
كوجي موكاي
اسأل عالم فيزياء فلكية

تخبرنا النسبية العامة أن التواء الزمكان والزمكان "يخبران" الكتلة / الطاقة كيف تتحرك. إذا كان الأمر كذلك ، فلماذا نحتاج إلى جرافيتونات (حيث أن الجاذبية هي نتيجة وليست السبب)؟

شكرا لك على سؤالك. في الواقع ، من وجهة نظر نظرية النسبية العامة البحتة ، ليست هناك حاجة لشيء مثل الجرافيتونات. ومع ذلك ، في نظرية المجال الكمومي ، يتم التوسط في جميع القوى الأساسية عن طريق تبادل الجسيمات (الافتراضية) (الجسيمات عديمة الكتلة في حالة القوى بعيدة المدى). لذلك ، إذا كان التخمين القائل بأن جميع قوى الطبيعة موحدة عند مستوى معين من الطاقة صحيحًا ، يجب أن يكون المرء قادرًا أيضًا على وصف الجاذبية بهذه المصطلحات. من المفترض ، في هذه النظرية النهائية البعيدة عن الاكتمال ، أن تبادل الجرافيتونات وانحناء الزمكان سيظهران كطريقتين مكافئتين لوصف نفس الظاهرة.

- مايكل لوينشتاين وديفيد تشوس
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

القوة الحاملة للجسيمات للإشعاع الكهرومغناطيسي ، القوى النووية الضعيفة / القوية والجاذبية إما تم اكتشافها أو افتراضها. ما هي الصعوبات التجريبية في "اكتشاف" الجرافيتونات؟

هناك تشابه قوي بين الفوتون والجرافيتون. يتم نشر قوى الكهرومغناطيسية بواسطة الفوتونات الافتراضية ، وبالطبع نكتشف الفوتونات "الحقيقية" في شكل إشعاع كهرومغناطيسي (كلاسيكي). وبالمثل ، نظرًا لأن الجرافيتون يجب أن يكون عديم الكتلة (نظرًا لأن الجاذبية لها نطاق لانهائي) ، فلا يمكن "اكتشاف" الجرافيتون إلا بشكل مماثل للطريقة التي يتم بها اكتشاف الفوتون ، أي في اكتشاف موجات الجاذبية "الكلاسيكية". جزء من فكرة نظرية التوحيد هو أنه عند الطاقات العالية بما فيه الكفاية ، `` تندمج '' جميع القوى الأربع ، ويمكن نشرها بواسطة نفس الجسيم (على سبيل المثال ، لقد ثبت أن هذا هو الحال بالنسبة للتفاعل الكهرومغناطيسي والتفاعل الضعيف ، وبالتالي فهي كذلك غالبًا ما يشار إليه بشكل جماعي باسم التفاعل الكهربائي الضعيف). لكنني أعتقد أنك ستحتاج إلى معجل جسيمات أكبر من حجم الأرض للحصول على طاقات عالية بما يكفي لتوحيد جميع القوى.

آندي بتاك
اسأل عالم فيزياء فلكية

تعلمت أن مبدأ عدم اليقين يمنع قياس أي كمية بالضبط. لقد علمت أيضًا أن هذه الخاصية تتجلى في كل الطبيعة وليس فقط في افتقارنا إلى قياس التطور.

من ناحية أخرى ، تستخدم نظرية النسبية لأينشتاين كميات مثل الكتلة والطاقة والوقت ككميات للتعريف الدقيق (اليقين) وليس كمتوسطات إحصائية للاحتمالات التي قدمتها نظرية الكم.

سؤالي هو ، بينما على مستوى الملاحظة البشرية لدينا ، فإن عدم اليقين في سرعة / موقع الجسيمات ضئيل للغاية ، ألا يكون لهذه الشكوك تأثيرات أساسية في الأطر النسبية للمراجع؟

من المؤكد أن الطبيعة الاحتمالية لهذه الكميات (الكتلة والطاقة والوقت) سيكون لها تأثير أساسي عند التعامل مع النسبية!

هذا سؤال جيد جدا.

أولاً يجب أن نوضح على الأرجح مبدأ عدم اليقين (UP). يتعلق هذا بإمكانية قياس "أزواج مترافقة" من المتغيرات في وقت واحد - وتشمل هذه الزخم والموضع والوقت والطاقة - أي زوج يكون منتجه بأبعاد "الإجراء" (أبعاد ثابت بلانك) ، على هذا النحو قياس الكتلة لا تندرج تحت UP.

أنت محق ، ميكانيكا الكم (على عكس نظرية المجال الكمومي) هي فوريا النموذج الذي ينتهك السببية. إذا حاولت جعله "متغيرًا" ، حتى في الفضاء والزمان المسطح ، فستواجه سريعًا الحاجة إلى إدخال جسيمات إضافية وإنشاء أزواج / فناء لاستيعاب حالات الطاقة السلبية. إذا لم تفعل ذلك ، فستجد أن نظريتك تتوقع أن كل جسيم هو مصدر لا نهائي للطاقة ولا توجد حالات أرضية.

إن نهج نظرية المجال الكمي (QFT) "القياسي" هو محاولة لإصلاح هذه المشكلة. يمكنك أيضًا تطبيق QFT في الزمكان المنحني ، لكن هذا ليس ضروريًا في كثير من الأحيان ، باستثناء الثقوب السوداء القريبة. ما لا يمكنك فعله (حتى الآن) هو الجاذبية الكمية ، حيث لا يكون الزمكان منحنيًا فحسب ، بل يحتوي على حاملات جسيمات تدور 2.

في المواقف التي تكون فيها كل من النسبية العامة وعدم اليقين الكمي مهمين (على سبيل المثال ، الانفجار العظيم قبل وقت بلانك) ، يجب أن تحدث أشياء مهمة لا نفهمها تمامًا. على سبيل المثال ، نحن لا نعرف الشروط الأولية للتضخم ، وعلينا أن نفترض شيئًا "عامًا" ونوجه نداءات إلى أوكام الحلاقة.

مايكل جروس ومارك كويت ومايكل عريضة
اسأل عالم فيزياء فلكية

أسئلة افتراضية

هل يمكن للبشر أن يعودوا أو يتقدموا في الزمن (في المستقبل)؟ إذا كانت الإجابة بنعم فكيف؟

سؤال مثير للاهتمام. يمكن للبشر السفر ذهابا وإيابا في الوقت المناسب. أفترض أنك تسأل عن السفر في الوقت المناسب كما ترى في التلفزيون أو في الأفلام. لكن اسمحوا لي أن أتخذ نهجًا أكثر علمية (إذا كان مبسطًا).

لا تميز قوانين العلم بين الاتجاهين الأمامي والخلفي للزمن - لكنها تميز الماضي عن المستقبل (يزداد الوقت كلما زاد الاضطراب). هناك بعض الحلول لمعادلات النسبية العامة التي تسمح بالسفر ذهابًا وإيابًا في الوقت المناسب. (1) سيتطلب منك التحرك أسرع من سرعة الضوء ، لكننا نعلم أن هذا لا يمكن القيام به (2) سيتطلب الزمكان ليكون مشوهًا جدًا ونوعًا من "النفق" بين نقطتي زمكان الحاضر (يسمى "ثقب دودي"). لن تدوم مثل هذه الأنفاق لفترة كافية بمفردها حتى يتمكن أي شخص من السفر خلالها (ما لم يكتشف المسافر طريقة ما أو بنى بعض الآلات التي من شأنها أن تبقي النفق مفتوحًا). هناك جميع أنواع الشروط الأخرى التي يجب أن تُفرض على الزمكان حتى يسافر البشر إلى الماضي. تميل كل هذه الشروط إلى التآمر ضد كون السفر عبر الزمن أكثر من مجرد احتمال نظري. ولكن اعتبارًا من عام 1997 ، فإن فهمنا للفيزياء يجعل احتمال السفر عبر الزمن يظل سؤالًا مفتوحًا. ملاحظة: ما قلته هنا يتعلق بالأشياء الكبيرة مثل البشر. ولا تنطبق تعليقاتي بالضرورة على الأشياء الصغيرة جدًا (دون الذرية).

لورا ويتلوك
اسأل عالم فيزياء فلكية

سؤالي جاء كنتيجة لقراءة "عن الوقت" لبول ديفيز. يتحدث فيه عن السفر عبر الزمن وأشياء أخرى من هذا القبيل. كيف يمكن للمرء إثبات وجود التاكيونات وبمجرد إثبات ذلك ، هل يمكن تنفيذها للسفر عبر الفضاء كما هو الحال في Star Trek (أي أسرع من السفر في الفضاء الخفيف)؟

من المحتمل أن يكون اثنان من علاجات المستوى الشعبي المفضلة لديّ للتأثيرات التكنولوجية المحتملة للتاكيونز هما:

"سحر المستقبل: كيف سيصبح الخيال العلمي اليوم حقيقة الغد" بقلم دكتور روبرت إل فورورد ، أفون بوك ، 1988.

"أسرع من الضوء: الثغرات الفائقة في الفيزياء" للدكتور نيك هربرت ، بلوم بوكس ​​، 1988.

أنا شخصياً أعتقد أن بوب فورورد هو الأفضل من الاثنين.

بالنسبة لإثبات وجود التاكيونات ، يجب على المرء أن يكتشف تفاعلًا جسيميًا يمكن * فقط * تفسيره من خلال وجود واحد أو أكثر من التاكيونات. يجادل بعض المنظرين أنه في حالة وجود التاكيونات ، يمكن ملء الكون بها ، لكنهم يتفاعلون بشكل ضعيف مع المادة العادية بحيث لا يمكننا اكتشافها. لقد بحث الفيزيائيون في بعض السجلات التجريبية وحتى الآن لم يكتشف أي من مختبرات المسرعات عالية الطاقة تفاعلًا يمكن * فقط * تفسيره بواسطة التاكيونات. هذا يعني أن التاكيونات يجب أن تكون أضعف بكثير من تفاعل النيوترينوات. إذا كانت موجودة بالفعل ، فسيكون من الصعب للغاية استخدامها في ظل فهمنا الحالي للفيزياء.

يمكنك السفر أسرع من الضوء إذا كان بإمكانك تحويل نفسك (وسفينة المركبة الخاصة بك) إلى تاكيون. ومع ذلك ، تشير النسبية الخاصة إلى أنه إذا قمت بذلك ، يمكنك السفر بالزمن إلى الوراء وتنتهك السببية - فكرة أن الأسباب يجب أن تسبق آثارها. قد ينتهي بك الأمر في "مفارقة الجد": ماذا لو عدت بالزمن إلى الوراء وقتلت جدك قبل أن يولد والدك؟ لكن إذا لم تكن قد ولدت ، فكيف يمكنك العودة وتقتل جدك؟

يبدو أن هناك الكثير من العلوم الزائفة على الويب تحيط بموضوع التاكيون. يبدو أن عددًا من الشركات تحب الاسم في منتجاتها ، لذا كن حذرًا فيما تقرأه.

توم بريدجمان
مركز دعم العلوم CGRO
اسأل عالم فيزياء فلكية

أنا وزوجي حاصلان على درجات في الفيزياء التطبيقية ودرسنا نظرية النسبية في الكلية. ذهبنا لرؤية "الاتصال" في اليوم الآخر الذي تكتشف فيه جودي فوستر خططًا للنقل الفضائي. تنص نظرية النسبية على أن الشخص في الفضاء سوف يتقدم في العمر أقل من أي شخص على الأرض ، بمعنى آخر ، يتحرك الوقت بشكل أبطأ في الفضاء ، بالنسبة إلى الأرض.

في هذا الفيلم ، استنادًا إلى كتاب كارل ساجان ، تسقط كبسولة نقل فوستر من خلال مسرع شبيه بالجيروسكوب وتُحفظ لمدة نصف ثانية تقريبًا.تجربتها هي أنها تسافر عبر سلسلة من "ثقوب الدودة" وذهبت لمدة 18 ساعة تقريبًا. سجل جهاز التسجيل الخاص بها 18 ساعة من السكون على الرغم من كونها بعيدة المنال لجزء من الثانية. خط القصة هذا يعود إلى نظرية النسبية لأينشتاين.

سؤالنا لك هو: هل يمكنك من فضلك شرح "ثقوب الدودة" النظرية وما إذا كانت ستفسر الوقت الأطول الذي يقضيه في الفضاء بالنسبة للوقت الذي مر على الأرض.

يؤسفني أنني لم أتواصل معك في وقت أقرب ، ولكن سؤالك أثار فيض من التعليقات المتنوعة من فريق Ask an Astrophysicist Team. لن أغمرك بالبيانات الأولية ، لكن سأحاول تجميعها معًا في نوع من الإجابة. إذن هنا يذهب:

لم أشاهد فيلم Contact ، لكن مما قلته ، أتفق معك في أن الفيلم أخطأ في النسبية. لا أعرف ما إذا كانت شخصية جودي فوستر تطير بسرعة في جهاز الرسم (وبالتالي تتسارع كثيرًا لتبدأ وتتوقف وتستدير) أم أنها اقتربت من ثقب أسود (وبالتالي دخلت في مجال جاذبية قوي جدًا) أو كليهما. في كلتا الحالتين ، يكون التأثير هو نفسه بشكل أساسي - يبدو أن الوقت يتباطأ من وجهة نظر شخص ما في إطار مرجعي بالقصور الذاتي. لذا ، أوافق على أن الساعة كان يجب أن تُظهر وقتًا أقل مما يمكن أن يراه المراقبون من السفينة الأم (أو كيف سارت القصة).

من ناحية أخرى ، يمكن لهياكل مجال الجاذبية الغريبة أن تفعل أشياء غريبة. أشار إلى ذلك أحد أعضاء فريقي الذي كتب:

يمكن أن تكون الثقوب الدودية آلات الزمن وكذلك آلات الفضاء. وهكذا يمكنك المرور عبر سلسلة من الثقوب الدودية وتنتهي في أي مكان وكلما تم إعداد الثقوب الدودية لتأخذك (ضمن الحدود).

كارل ساجان ، عند كتابته Contact ، سأل Kip Thorne (أحد رواد النسبية في العالم) عن كيفية نقل شخص إلى نجوم بعيدة ، وجعلها تعود لتجد أنه لم يمر وقت على الأرض (وهو موجود في كل من الكتاب والفيلم) ).

من هذا السؤال ، أعاد Kip Thorne تنشيط المجال الحديث بالكامل لدراسة الثقوب الدودية ، وهو حقل ظل خامدًا لبضعة عقود حتى اكتشف Thorne كيفية جعل ثقبًا دوديًا يمكن للناس السفر خلاله.

كتاب جيد عن الثقوب الدودية هو:
الثقوب السوداء و Timewarps ، إرث آينشتاين الفظيع، كيب ثورن ، ISBN 0393312763

بالإضافة إلى ذلك ، كتب عضو آخر في فريقنا ردًا على رسالة لطيفة حقًا ، سأدرجها هنا حرفياً.

شكرًا لك على مراسلتنا بسؤالك حول عنصر الحبكة الحاسم في الفيلم (والرواية) "الاتصال" فيما يتعلق بفارق التوقيت الملحوظ. على الرغم من أنه يتم إدراكه بطرق مختلفة قليلاً في الرواية والفيلم ، فإن النقطة الأساسية بالنسبة لمراقبي الأرض ، لم يحدث شيء أثناء سفر رواد الفضاء (كان هناك العديد في الكتاب بدلاً من الدكتور أرواي فقط في الفيلم) لبعض الوقت ووصلوا إلى وجهة كانوا فيها أيضًا لبعض الوقت. لا أتذكر الوقت الذي ظنوا أنهم ذهبوا فيه في الكتاب (خطر استعارة الكتب من الأصدقاء هو أنه لا يمكنك العودة والتحقق من التفاصيل بعد خمس سنوات!) ، ولكن بالتأكيد كان مشابهًا لتصوير الفيلم البالغ ثمانية عشر ساعات. في كلتا الحالتين ، إنها مؤامرة حاسمة. بالنظر إلى أن الدكتور ساجان عالم فلك واسع المعرفة وبارع ، فإن ردة فعلي الخاصة دون اللجوء إلى المعادلات هي افتراض أن لديه شيئًا محددًا وصحيحًا من الناحية البدنية في ذهنه.

ومع ذلك ، فأنت محق في تفسير النسبية. المفهوم الأساسي هو أن الأشياء المتحركة فيما يتعلق ببعضها البعض ستلاحظ أطر زمنية مختلفة. تم قياس هذا بشكل تجريبي قبل بضع سنوات عندما تمت مزامنة ساعتين ذريتين متطابقتين عاليتي الدقة ثم تم نقل إحداهما على مستوى عالي السرعة وفحص تزامن الساعات. ساعة الطيران التي لوحظت قد مرت وقتًا أقل وفقًا للنسبية (على الرغم من أن الاختلاف بسيط جدًا: لا يحصل الطيارون على دفعة كبيرة في الحياة باختيارهم للمهنة!). هناك عدد من الأنواع الأخرى للساعات عالية السرعة التي يمكن ملاحظة التأثيرات الزمنية نفسها (الميونات النسبية المتولدة في الجزء العلوي من الغلاف الجوي للأرض عن طريق تصادمات الأشعة الكونية على سطح الأرض ، على الرغم من أن فترة حياة اضمحلالها هي كذلك. باختصار ، لا ينبغي ملاحظتهم باستثناء تأثير تمدد الوقت الذي يعانون منه بسبب سرعتهم القريبة من سرعة الضوء). وبالتالي ، إذا كانت فكرة الحركة النسبية مقصودة في "الاتصال" ، فإن وجهة نظرك صحيحة: مسرعة الدكتورة Arroway (وتسجيل الأدوات التي قد تحملها) ستسجل وقتًا أقل كمرور مقارنة بالمراقبين على الأرض.

ومع ذلك ، فإن عنصر الحبكة الذي يسمح للدكتور Arroway بالسفر إلى وجهات بعيدة في المجرة ليس مركبة فضاء مسرعة ، ولكنه شيء يحمل تشابهًا قويًا مع بعض أفكار الفيزياء الحديثة حول ثقوب الدودة. يُفترض أن الثقوب الدودية هي عواقب محتملة لبعض نظريات فيزياء الطاقة العالية المعترف بها جيدًا. هناك قدر كبير من المؤلفات حول موضوع ثقوب الدودة ، بما في ذلك بعض المصادر التي يمكن قراءتها مثل Steven Hawking's A Brief History of Time و Lawrence Krauss ، The Physics of Star Trek (التي تتناول النظرية الكامنة وراء ثقب الدودة. المستخدمة في Deep Space Nine). لا يلزم بالضرورة أن يتطابق التدفق الزمني في ثقب الدودة مع ذلك خارج ثقب الدودة ، على الرغم من أنني يجب أن أعترف بأن نظرية ثقب الدودة خارج مجال دراستي. وبالتالي قد يكون من الممكن مرور وقت طويل في ثقب الدودة بينما يحدث وقت أقل مرصودًا خارجها. وبالتالي قد تبدو مؤامرة الاتصال سليمة علميًا.

أو ربما لا: تتحدث Ellie Arroway أيضًا إلى إسقاط / محاكاة لوالدها عند نهاية شبكة ثقب الدودة التي جلبتها إلى هناك. لم يكن هذا في حفرة الدودة ومرت وقتًا ملحوظًا أثناء وجودها هناك ، لذلك ما لم يكن ثقب الدودة يعمل بالفعل كآلة زمنية قصيرة المدى تعيدها إلى وقت ربما قبل ثمانية عشر ساعة ، تبقى نفس مشكلة الوقت. قد تكون إحدى التكهنات الضعيفة للغاية بشأن هذه النقطة أن هذا ما حدث. يبدو أن بعض الفيزياء تسمح بالفعل بإمكانية السفر عبر الزمن. ربما هذا ما كان يفكر فيه الدكتور ساجان. وتجدر الإشارة إلى أنه كان منخرطًا بشكل كبير في إنتاج الفيلم وكان في مرحلة ما بعد الإنتاج قبل وفاته. زوجته ، التي هي أيضًا ضليعة في العلوم ، عملت أيضًا عن كثب مع إنتاج الفيلم. أنا (شخصيًا) أظن أن الدكتور ساجان لديه بعض الأفكار الفيزيائية المحددة جدًا لشرح ، أو على الأقل جعل المفارقة الزمنية التي لاحظتها ممكنة.

للأسف ، في النهاية ، الفيلم والرواية هما قطعتان مثيرتان من الترفيه. قد تجعل بعض الالتواءات فيزياء الحبكة تعمل ، ولكن في نفس الوقت: 1 / الوادي في نهاية الفيلم حيث تتدلى Ellie Arroway قدميها مع VLA في الخلفية. لكنها تبعد عدة مئات من الأميال عن VLA ، و 2 / لا يوجد طريق مستقيم أمام مبنى الكابيتول الأمريكي مصور بالقرب من نهاية "الاتصال". الآن هذا خطأ فيزيائي!

شكرًا لك مرة أخرى على سؤالك الثاقب الذي منحنا شيئًا ممتعًا للتفكير فيه والمناقشة.


هل يختبر رواد الفضاء الوقت بشكل مختلف في الفضاء؟

أظهرت لنا نظرية النسبية العامة لأينشتاين أن الوقت ليس مباشرًا كما كنا نعتقد في السابق. يمكن تجربة الوقت بشكل مختلف اعتمادًا على المراقب بسبب ثبات سرعة الضوء. الآن ، هنا على الأرض ، نميل إلى عدم التفكير في الاختلافات في الوقت المناسب لأنها صغيرة جدًا. ومع ذلك ، يتغير هذا بمجرد تحركك بسرعات مختلفة ، كما هو الحال عند الدوران حول الأرض. أظهر الاختبار الأول للنسبية العامة أن ساعة ذرية على الأرض وواحدة في الهواء تتحرك بسرعات عالية ستسجل أوقاتًا مختلفة. إذن ، كيف يؤثر ذلك على رواد الفضاء؟

1. كان سكوت كيلي تجربة بشرية تظهر تأثيرات الفضاء.
أمضى سكوت كيلي عامًا في الفضاء ، وكان للعلماء يومًا ميدانيًا يدرس فيه آثار الوقت الطويل في الفضاء على جسم الإنسان. والأفضل من ذلك ، أن رائد الفضاء لديه توأم ، لذلك تضمن جزء من البحث مقارنة سكوت وتوأمه لتحديد الاختلافات. كانت إحدى نتائج الفترة التي قضاها في الفضاء أنه عاد أصغر من توأمه. بحوالي 5 مللي ثانية.

2. يواجه رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية نوعين مختلفين من تمدد الوقت.
هل تتذكر عندما قلنا إننا لا نواجه حقًا اختلافات في الوقت على الأرض؟ هذا ليس صحيحًا تمامًا. في حين أن التأثيرات ضئيلة ، إلا أنها موجودة بسبب تمدد وقت الجاذبية. تمدد زمن الجاذبية ضروريًا يعني أن الوقت يتحرك بشكل أبطأ عندما تكون قوة الجاذبية أقوى. لذا ، فإن الساعة التي تقع بالقرب من قدميك ستقع في النهاية خلف ساعة أقرب إلى رأسك ، لأنها أقرب إلى قلب الأرض وبالتالي تتعرض لجاذبية أقوى. يتم دمج هذا الشكل من تمدد الوقت مع تمدد زمني للسرعة النسبية ، وهو ما كانت تجربة الساعة الذرية تختبره. يختبر رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية تمددًا زمنيًا بسرعة الجاذبية والسرعة النسبية. تمدد السرعة النسبية أقوى من تمدد الجاذبية ، وبالتالي فإن رواد الفضاء يختبرون الوقت بشكل أبطأ من أولئك الذين على الأرض.

3. الآثار المترتبة على ذلك فيما يتعلق بالسفر إلى الفضاء مخيفة.
لقد قرأنا جميعًا وشاهدنا عواقب تمدد الوقت في قصص الخيال العلمي المفضلة لدينا. يعود رائد الفضاء الذي يغامر بالذهاب إلى أقاصي الفضاء ليجد أن كل شخص يعرفه إما قديم أو ذهب منذ زمن بعيد. نظرًا لأننا أصبحنا أكثر تقدمًا ونحقق المزيد من الإنجازات الرائعة في الفضاء ، فسيتعين علينا مراعاة تمدد الوقت.

Truthseeker007

لعلمك. تم العثور على الإجابة في # 2 من المقال ، الجاذبية والاختلافات في السرعة. & quot هذا الشكل من تمدد الوقت يتم دمجه مع التمدد الزمني للسرعة النسبية ، وهو ما كانت تجربة الساعة الذرية تختبره. يختبر رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية كلاً من تمدد وقت الجاذبية والسرعة النسبية. & quot

أنت بحاجة إلى ساعات ذرية حساسة للغاية لقياس هذه الاختلافات الصغيرة ، وليس عمل مختبر الدم لمقارنة الاختلافات

Truthseeker007

ديفيد جي فرانكس

يبدو أن هناك القليل من الالتباس هنا ، فبعض التجارب في الواقع تبحث في التغييرات التي تطرأ على جسده بسبب انعدام الجاذبية. لم يتم استنتاج فارق السن البالغ 5 ميلي ثانية من خلال فحص جسده. ستكون هناك ساعة ذرية على المحطة الفضائية وساعة ذرية على الأرض ، وسيتم مقارنة الاثنين بإشارة راديو ويجب أن يكونا مختلفين بمقدار 5 ميلي ثانية بعد عام في الفضاء ، لذلك لأن الساعة كانت 5 أبطأ بالملي ثانية ثانية على المحطة الفضائية ، يُفترض أن نفس التأثير ينطبق أيضًا على جسم سكوت.

بعبارة أخرى ، يؤثر تمدد الوقت على جميع الحركات بما في ذلك الكيمياء الحيوية لسكوت وكذلك الحركة (الآلية الداخلية) للساعة. هذا يعني حرفيًا أن العمر الكيميائي الحيوي لسكوت أصغر من توأمه بخمسة أجزاء من الثانية لأن المواد الكيميائية في جسمه كانت تتحرك بشكل أبطأ كثيرًا على مدار عامه في الفضاء.

بالنسبة للسبب ، هذا هو المكان الذي أشعر فيه بالحيرة. لا يبدو أنه تمدد مباشر للسرعة لأن سكوت يدور في دائرة ، وهذا يُصنف على أنه تسارع ، على الرغم من أنه يتحرك بسرعة ثابتة. لكن سرعته تتغير في الفيزياء لأنه يتم جره باستمرار إلى منحنى وهذا يأخذ قوة ، لذلك لا يزال هذا يسمى التسارع. هناك أيضًا مبدأ أساسي في الفيزياء يقول أنه لا يمكن التمييز بين التسارع والجاذبية في أي تجربة. بعبارة أخرى ، هل هناك نوع من تمدد الجاذبية يحدث هنا أيضًا؟

كل شيء أبسط بكثير في نظريتي "الحالة الثابتة للإنهائي" لأنني لا أعتقد أن هناك شيئًا مثل الوقت على أي حال. هناك فقط حركة وحركة منتظمة أو دورية ، ولا يزال هذا يفسر كل شيء بالنسبة لي. لذا في نظريتي ، الجاذبية تبطئ الساعات وليس الوقت.

نظرية "الحالة الثابتة للانهائية"
الفضاء اللانهائي - الأكوان اللانهائية - لا بداية - لا نهاية

هوكشتاين

Truthseeker007

يبدو أن هناك القليل من الالتباس هنا ، فبعض التجارب في الواقع تبحث في التغييرات التي تطرأ على جسده بسبب انعدام الجاذبية. لم يتم استنتاج فارق السن البالغ 5 ميلي ثانية من خلال فحص جسده. ستكون هناك ساعة ذرية على المحطة الفضائية وساعة ذرية على الأرض ، وسيتم مقارنة الاثنين بإشارة راديو ويجب أن يكونا مختلفين بمقدار 5 ميلي ثانية بعد عام في الفضاء ، لذلك لأن الساعة كانت 5 أبطأ بالملي ثانية ثانية على المحطة الفضائية ، يُفترض أن نفس التأثير ينطبق أيضًا على جسم سكوت.

بعبارة أخرى ، يؤثر تمدد الوقت على جميع الحركات بما في ذلك الكيمياء الحيوية لسكوت وكذلك الحركة (الآلية الداخلية) للساعة. هذا يعني حرفيًا أن العمر الكيميائي الحيوي لسكوت أصغر من توأمه بخمسة أجزاء من الثانية لأن المواد الكيميائية في جسمه كانت تتحرك بشكل أبطأ كثيرًا على مدار عامه في الفضاء.

بالنسبة للسبب ، هذا هو المكان الذي أشعر فيه بالحيرة. لا يبدو أنه تمدد مباشر للسرعة لأن سكوت يدور في دائرة ، وهذا يُصنف على أنه تسارع ، على الرغم من أنه يتحرك بسرعة ثابتة. لكن سرعته تتغير في الفيزياء لأنه يتم جره باستمرار إلى منحنى وهذا يأخذ قوة ، لذلك لا يزال هذا يسمى التسارع. هناك أيضًا مبدأ أساسي في الفيزياء يقول أنه لا يمكن التمييز بين التسارع والجاذبية في أي تجربة. بعبارة أخرى ، هل هناك نوع من تمدد الجاذبية يحدث هنا أيضًا؟

كل شيء أبسط بكثير في نظريتي "الحالة الثابتة للإنهائي" لأنني لا أعتقد أن هناك شيئًا مثل الوقت على أي حال. هناك فقط حركة وحركة منتظمة أو دورية ، ولا يزال هذا يفسر كل شيء بالنسبة لي. لذا في نظريتي ، الجاذبية تبطئ الساعات وليس الوقت.

نظرية "الحالة الثابتة للانهائية"
الفضاء اللانهائي - الأكوان اللانهائية - لا بداية - لا نهاية

شكرا على هذا التفسير الذي يبدو أكثر منطقية. 5 مللي ثانية ليست كثيرًا على الإطلاق بعد عام. وكيف نعرف أنه لم تكن الساعة الذرية نفسها هي التي بها عطل 5 مللي ثانية؟ لاحظت اعتمادًا على الساعات في منزلي ، يمكنك ضبطها جميعًا في نفس الوقت وستختلف جميعها بعد فترة. أعني ما هي الساعة الذرية بالضبط؟

لا أعتقد أن الوقت موجود أيضًا. إنه قياس نستخدمه على هذه الأرض في حياتنا اليومية. إذا كنت في الفضاء الخارجي ، فإن الشمس لا تشرق وتغرب. أعتقد أنك حصلت على نظرية جيدة هناك.

هوكشتاين

شكرا على هذا التفسير الذي يبدو أكثر منطقية. 5 مللي ثانية ليست كثيرًا على الإطلاق بعد عام. وكيف نعرف أنه لم تكن الساعة الذرية نفسها هي التي بها عطل 5 مللي ثانية؟ لاحظت اعتمادًا على الساعات في منزلي ، يمكنك ضبطها جميعًا في نفس الوقت وستختلف جميعها بعد فترة. أعني ما هي الساعة الذرية بالضبط؟

لا أعتقد أن الوقت موجود أيضًا. إنه قياس نستخدمه على هذه الأرض في حياتنا اليومية. إذا كنت في الفضاء الخارجي ، فإن الشمس لا تشرق وتغرب. أعتقد أنك حصلت على نظرية جيدة هناك.

إذا كنت لا تؤمن بالنسبية ، فقد تتوقف أيضًا عن التفكير معًا ، لأنك ستكون دجالًا على قدم المساواة مع أصحاب الأرض المسطحة. تم اختبار تمدد الوقت وإثباته مرارًا وتكرارًا (كما هو الحال مع جميع نظريات النسبية لأينشتاين). يجب إعادة ضبط ساعات الأقمار الصناعية بشكل مستمر لحساب تأثيرات تمدد الوقت.

بالطبع 5 ميلي ثانية ليست شيئًا ، هذا ليس هو الهدف ، حقيقة أن الوقت نسبي على الإطلاق هي ميزة مذهلة للزمكان. بمجرد أن تبدأ في الحصول على ما يصل إلى 90٪ + في المائة من سرعة الضوء ، سترى بعض تأثيرات تمدد الوقت المجنون. هل رأيت كوكب القردة من قبل؟

إذا سافرت لمدة 10 سنوات (بالنسبة لك) بسرعة 99٪ من سرعة الضوء ، فستكون قد مرت 75 عامًا على الأرض. هذا ليس خيالا علميا.

أو السفر لمدة 10 سنوات بسرعة 99.9٪ من سرعة الضوء ، ربما مرت 230 عامًا على الأرض.

أو السفر لمدة 10 سنوات بسرعة 99.999٪ من سرعة الضوء ، ربما مرت 2300 سنة على الأرض.

ديفيد جي فرانكس

شكرا لهذا التفسير الذي هو أكثر منطقية. 5 مللي ثانية ليست كثيرًا على الإطلاق بعد عام. وكيف نعرف أنه لم تكن الساعة الذرية نفسها هي التي بها عطل 5 مللي ثانية؟ لاحظت اعتمادًا على الساعات في منزلي ، يمكنك ضبطها جميعًا في نفس الوقت وستختلف جميعها بعد فترة. أعني ما هي الساعة الذرية بالضبط؟

لا أعتقد أن الوقت موجود أيضًا. إنه قياس نستخدمه على هذه الأرض في حياتنا اليومية. إذا كنت في الفضاء الخارجي ، فإن الشمس لا تشرق وتغرب. أعتقد أنك حصلت على نظرية جيدة هناك.

نظرية "الحالة الثابتة للانهائية"
الفضاء اللانهائي - الأكوان اللانهائية - لا بداية - لا نهاية

Truthseeker007

تستخدم معظم الساعات المحلية بلورة كوارتز للحفاظ على الوقت. إذا قمت بقرع قضيب حديدي ، فإنه يرن ، إذا قمت بضرب بلورة كوارتز ، فإنه يهتز ، باستثناء أنه بدلاً من ضرب الكريستال ، يتم تطبيق نبضة كهربائية صغيرة والتي ستبدأ بالاهتزاز ويتم تطبيق نبضة تغذية مرتدة باستمرار على البلورة مما يبقيها تهتز بتردد ثابت تمامًا كما لو واصلت ضرب قضيب حديدي ، فسوف يستمر الرنين بتردد ثابت. من المحتمل أن يكون التردد في حالة ساعة الكوارتز حوالي mHz. ثم تُستخدم الدوائر الإلكترونية المقسمة لتقسيم النبضات إلى دقائق وساعات قابلة للاستخدام ثم يتم عرضها على الشاشة. في حالة الساعة الذرية ، يتم تعليق الذرة أو وجود سحابة من الذرات ، ويتم تسليط ليزر أو مازر عليها ، وهذا يتسبب في تأرجحها بسرعة بين مستويين مختلفين من الطاقة ، في نطاق جيجاهيرتز على ما أعتقد. بعبارة أخرى ، نوع من الحلقة أو الرنين ، ومرة ​​أخرى ، يتم تقسيم هذا التردد الرنيني إلى أسفل مع الدوائر الإلكترونية تمامًا كما في حالة ساعة الكوارتز. نظرًا لأنه صدى طبيعي ، يُفترض أنه دقيق للغاية - حتى بضع ثوانٍ لعمر الكون بأكمله!

كما أقترح أن الوقت غير موجود لذلك لا يمكنك قياس الوقت. الساعات لا تقيس أي شيء ليس لديها أي أجهزة استشعار أو أجهزة استشعار ، فهي آليات خاصة بها ، معظمها منفصلة عن بقية الكون ، باستثناء الساعات التي يتم التحكم فيها عن طريق الراديو. بدلاً من ذلك ، فهي تمثل موضع دوران الأرض ، وهو حركة دورية منتظمة.

نظرية "الحالة الثابتة للانهائية"
الفضاء اللانهائي - الأكوان اللانهائية - لا بداية - لا نهاية

شكرا على التفكير الجيد والتفسير الرائع. أتفق تمامًا أيضًا مع أكوان الفضاء اللانهائية - لا بداية ولا نهاية.

لذلك إذا كان كل شيء يحدث دائمًا في وقت واحد. دائمًا ما يحدث معنى الماضي والحاضر والمستقبل. هل تعتقد أنه من الممكن بناء آلة الزمن والسفر إلى الماضي والحاضر؟ أعتقد أنه سيكون ممكنًا ، لكنني أعتقد أن الجزء الصعب سيكون تحديد جدول زمني معين إذا كان عددًا غير محدود من الجداول الزمنية. على سبيل المثال ، لنفترض أنك أردت الذهاب في الماضي لتوديع كلبك ، ولم يكن عليك أبدًا أن تقول وداعًا له. كيف يمكنك حتى العثور على الجدول الزمني الصحيح الذي كان عليه كلبك الفعلي؟ أو يمكنك حتى؟

Truthseeker007

إذا كنت لا تؤمن بالنسبية ، فقد تتوقف أيضًا عن التفكير معًا ، لأنك ستكون دجالًا على قدم المساواة مع أصحاب الأرض المسطحة.تم اختبار تمدد الوقت وإثباته مرارًا وتكرارًا (كما هو الحال مع جميع نظريات النسبية لأينشتاين). يجب إعادة ضبط ساعات الأقمار الصناعية بشكل مستمر لحساب تأثيرات تمدد الوقت.

بالطبع 5 ميلي ثانية ليست شيئًا ، هذا ليس هو الهدف ، حقيقة أن الوقت نسبي على الإطلاق هي ميزة مذهلة للزمكان. بمجرد أن تبدأ في الحصول على ما يصل إلى 90٪ + في المائة من سرعة الضوء ، سترى بعض تأثيرات تمدد الوقت المجنون. هل رأيت كوكب القردة من قبل؟

إذا سافرت لمدة 10 سنوات (بالنسبة إلى نفسك) بسرعة 99٪ من سرعة الضوء ، فستكون قد مرت 75 عامًا على الأرض. هذا ليس خيالا علميا.

أو السفر لمدة 10 سنوات بسرعة 99.9٪ من سرعة الضوء ، ربما مرت 230 عامًا على الأرض.

أو السفر لمدة 10 سنوات بسرعة 99.999٪ من سرعة الضوء ، ربما مرت 2300 سنة على الأرض.

أليست النسبية نظرية رغم ذلك؟ سأشعر أنني دجال إذا لم أشكك في كل شيء. لماذا يجب أن أصدق كل ما قيل لي دون سؤال؟ هذا بالنسبة لي هو دجل.

كان آينشتاين أيضًا صهيونيًا اشتراكيًا ، لذا لن آخذ كل ما قاله حرفيًا. من الواضح أن الأرض ليست مسطحة بمجرد النظر إلى الشمس والقمر. لست متأكدًا من سبب وجود كل من يطرح الأسئلة الآن على نفس القارب مثل الأرض المسطحة. ربما هم لا يريدوننا أن نطرح الأسئلة ونثبت أن كل هذه النظريات خاطئة. سيؤدي ذلك إلى إخراج نظام التعليم بأكمله من المأزق. إذا كان نظام التعليم بأكمله يعتمد على الاحتيال ، فإن ذلك يعني أن معظم ما يدرسه الجميع هو احتيالي.

نعم أفهم ما يقال أنه يحدث عند السفر بسرعة الضوء. نرى ذلك في العديد من أفلام الخيال العلمي. حتى الكوكب الأصلي للقرود كان ممتعًا جدًا لأن هذا هو بالضبط ما حدث. بحلول الوقت الذي عادوا فيه تولى القردة زمام الأمور. أو هل انتهى بهم الأمر على جدول زمني آخر كانوا في الأصل؟

كنت أقول فقط في هذه التجربة أن الساعة الذرية قد يكون بها عطل. خاصة إذا تم صنعه في الصين.

ديفيد جي فرانكس

شكرا على التفكير الجيد والتفسير الرائع. أتفق تمامًا أيضًا مع أكوان الفضاء اللانهائية - لا بداية ولا نهاية.

لذلك إذا كان كل شيء يحدث دائمًا في وقت واحد. دائمًا ما يحدث معنى الماضي والحاضر والمستقبل. هل تعتقد أنه من الممكن بناء آلة الزمن والسفر إلى الماضي والحاضر؟ أعتقد أنه سيكون ممكنًا ، لكني أعتقد أن الجزء الصعب سيكون تحديد جدول زمني معين إذا كان عددًا غير محدود من الجداول الزمنية. على سبيل المثال ، لنفترض أنك أردت الذهاب في الماضي لتوديع كلبك ، ولم يكن عليك أبدًا أن تقول وداعًا له. كيف يمكنك حتى العثور على الجدول الزمني الصحيح الذي كان عليه كلبك الفعلي؟ أو يمكنك حتى؟

لا ، لم أقل ذلك. ليس هناك سوء فهم طفيف. ألق نظرة حولك ، ما تراه هو ما تحصل عليه ، هذا كل ما في الأمر. تقترح نظريتي أنه لا يوجد ماضي أو حاضر أو ​​مستقبل. أولاً ، اسمحوا لي أن أبدأ من البداية ببعض الاقتباسات من نظرية "الحالة الثابتة من اللانهائي"

& مثللا يوجد شيء اسمه الوقت ، هناك فقط حركة وحركة منتظمة أو دورية. & مثل

& مثلالساعات تمثل هذه الحركة ليس الوقت

& مثللا تقيس الساعات أي شيء ، وليس لديها أي أجهزة استشعار أو أجهزة كشف ، فهي غير مرتبطة ماديًا بتدوير الأرض أو أي شيء آخر في الكون ، فهي آليات معزولة وتتم مزامنتها مع دوران الأرض بواسطة فلكي. الملاحظة التي يمكن أن تكون تقريبية فقط. & quot

& quotTime ليست سوى كلمة تستخدم لوصف تجربتنا وملاحظتنا للبيئة المتغيرة والكون. إنها كلمة تُستخدم عند اختبار تباعد الأحداث وتسلسلها بالنسبة للحركات الأخرى المعروفة أو الأحداث الدورية أو في ذاكرتنا للحركات المعروفة أو الأحداث الدورية ، أي إحساسنا الداخلي بالحركة. إنه ليس حقيقيا ، إنه بناء فكري بشري

& quot ؛ لا يوجد شيء مثل الماضي أو الحاضر أو ​​المستقبل ، فقط الحركة السلسة والمستمرة وإعادة ترتيب المادة والقوى.& مثل

& quotI الأمر بسيط ، كان الماضي مجرد ترتيب وحركة مختلفة للأشياء التي تراها من حولك الآن ، هذا الترتيب السابق لم يعد موجودًا - لا يمكنك العودة إليه! & quot

& quot باستخدام كلمة لحظة أو الآن يقترح لي "الواقع" تم إيقافه مؤقتًا وتم تحديده بحيث يمكن تسميته لحظة أو الآن. ومع ذلك ، فإن "الواقع" في حالة حركة مستمرة ، وهو سلس وصولاً إلى المقاييس الصغيرة للغاية ، ولا توجد فجوات توقف أو خطوط أو علامات ولا تبدأ أي عمليات أو تنتهي على الفور. لا توجد لحظة حاضرة أو الآن ، حتى ولو كانت صغيرة للغاية. & quot (من فضلك لا أحد يذكر وقت بلانك وطوله)

& quot المستقبل غير موجود لأنه لم يحدث بعد ، سيكون مجرد إعادة ترتيب للأشياء التي تراها من حولك الآن. لذلك ، لا يوجد شيء مثل السفر عبر الزمن. & quot

لذا ، بالإشارة إلى تعليقي التوضيحي & quot- لا بداية- لا نهاية & quot ؛ أنا لا أقول & quot ؛ كل شيء يحدث دائمًا في وقت واحد. & quot ؛ أنا أقول إن "اللانهائي" في حالة تغير مستمر ، تمامًا مثل كل شيء من حولك ، وأن هناك ماضًا (بلا بداية) ومستقبل (بلا نهاية) له ، بالمعنى اليومي لتلك الكلمات.

أنت تستخدم كلمة سفر ، ولكن لا يوجد مكان للسفر إليه. يمكنك السفر إلى نفس المكان الذي كنت فيه بالأمس ، وقد تكون بعض أو كل الأشياء التي كانت موجودة بالأمس موجودة أيضًا اليوم ، لكنها ربما أعيد ترتيبها أو تغيرت.

لا توجد جداول زمنية ، كما ورد أعلاه ، ليس هناك "الآن". كلاهما مجرد مفاهيم تتشكل في ذهنك. تواجه "الآن" لأن عقلك قد صنع مقطع فيديو قصيرًا للأحداث الأخيرة ، والتي تغيرت بالفعل قبل أن تدرك تسجيل الفيديو الخاص بك. وبالمثل ، فإن الماضي مجرد ذكرى ، والمستقبل هو رؤية مبنية ومتوقعة - كل ذلك في العقل

إذا كنت مهتمًا ، فهناك نظرية تتضمن كل الزمكان كما هو موجود في وقت واحد يسمى "الكون الكتلي" ، فقد يكون جزءًا من نظرية أينشتاين ، لست متأكدًا من ذلك.

هل فقدت كلبًا مؤخرًا؟ آسف إذا كان هذا هو الحال.

Truthseeker007

لا ، لم أقل ذلك. ليس هناك سوء فهم طفيف. ألق نظرة حولك ، ما تراه هو ما تحصل عليه ، هذا كل ما في الأمر. تقترح نظريتي أنه لا يوجد ماضي أو حاضر أو ​​مستقبل. أولاً ، اسمحوا لي أن أبدأ من البداية ببعض الاقتباسات من نظرية "الحالة الثابتة من اللانهائي"

& مثللا يوجد شيء اسمه الوقت ، هناك فقط حركة وحركة منتظمة أو دورية. & مثل

& مثلالساعات تمثل هذه الحركة ليس الوقت

& مثللا تقيس الساعات أي شيء ، وليس لديها أي أجهزة استشعار أو أجهزة كشف ، فهي غير مرتبطة ماديًا بتدوير الأرض أو أي شيء آخر في الكون ، فهي آليات معزولة وتتم مزامنتها مع دوران الأرض بواسطة فلكي. الملاحظة التي يمكن أن تكون تقريبية فقط. & quot

& quotTime ليست سوى كلمة تستخدم لوصف تجربتنا وملاحظتنا للبيئة المتغيرة والكون. إنها كلمة تُستخدم عند اختبار تباعد الأحداث وتسلسلها بالنسبة للحركات الأخرى المعروفة أو الأحداث الدورية أو في ذاكرتنا للحركات المعروفة أو الأحداث الدورية ، أي إحساسنا الداخلي بالحركة. إنه ليس حقيقيًا ، إنه بناء فكري إنساني. & quot

& quot ؛ لا يوجد شيء مثل الماضي أو الحاضر أو ​​المستقبل ، فقط الحركة السلسة والمستمرة وإعادة ترتيب المادة والقوى.& مثل

& quotI الأمر بسيط ، كان الماضي مجرد ترتيب وحركة مختلفة للأشياء التي تراها من حولك الآن ، هذا الترتيب السابق لم يعد موجودًا - لا يمكنك العودة إليه! & quot

& quot باستخدام كلمة لحظة أو الآن يقترح لي "الواقع" تم إيقافه مؤقتًا وتم تحديده بحيث يمكن تسميته لحظة أو الآن. ومع ذلك ، فإن "الواقع" في حالة حركة مستمرة ، وهو سلس وصولاً إلى المقاييس الصغيرة للغاية ، ولا توجد فجوات توقف أو خطوط أو علامات ولا تبدأ أي عمليات أو تنتهي على الفور. لا توجد لحظة حاضرة أو الآن ، حتى ولو كانت صغيرة للغاية. & quot (من فضلك لا أحد يذكر وقت بلانك وطوله)

& quot المستقبل غير موجود لأنه لم يحدث بعد ، سيكون مجرد إعادة ترتيب للأشياء التي تراها من حولك الآن. لذلك ، لا يوجد شيء مثل السفر عبر الزمن. & quot

لذا ، بالإشارة إلى تعليقي التوضيحي & quot- لا بداية- لا نهاية & quot ؛ أنا لا أقول & quot ، كل شيء يحدث دائمًا مرة واحدة. & quot ، وأن هناك ماضًا (بلا بداية) ومستقبل (بلا نهاية) له ، بالمعنى اليومي لتلك الكلمات.

أنت تستخدم كلمة سفر ، ولكن لا يوجد مكان للسفر إليه. يمكنك السفر إلى نفس المكان الذي كنت فيه بالأمس ، وقد تكون بعض أو كل الأشياء التي كانت موجودة بالأمس موجودة أيضًا اليوم ، لكنها ربما أعيد ترتيبها أو تغيرت.

لا توجد جداول زمنية ، كما ورد أعلاه ، ليس هناك "الآن". كلاهما مجرد مفاهيم تتشكل في ذهنك. تواجه "الآن" لأن عقلك قد صنع مقطع فيديو قصيرًا للأحداث الأخيرة ، والتي تغيرت بالفعل قبل أن تدرك تسجيل الفيديو الخاص بك. وبالمثل ، فإن الماضي مجرد ذكرى ، والمستقبل هو رؤية مبنية ومتوقعة - كل ذلك في العقل

إذا كنت مهتمًا ، فهناك نظرية تتضمن كل الزمكان كما هو موجود في وقت واحد يسمى "الكون الكتلي" ، فقد يكون جزءًا من نظرية أينشتاين ، لست متأكدًا من ذلك.

هل فقدت كلبًا مؤخرًا؟ آسف إذا كان هذا هو الحال.

شكرا الآن ذهني محير تماما. ما قلته هناك منطقي. لكن هذا يجعلني أفكر في الوقت الذي يستغرقه الضوء للوصول إلى هنا. لذلك عندما ننظر إلى النجوم في الليل ، فإننا نرى الماضي منذ زمن بعيد جدًا. تلك النجوم التي نراها الآن هي بالفعل في المستقبل ولكننا نراها في الماضي. وبهذا فقط يحدث الماضي والحاضر والمستقبل في وقت واحد. من هذا الماضي نعلم أن المستقبل موجود ولكننا لن نكون قادرين على رؤية المستقبل حتى يأتي الضوء هنا ولكن المستقبل يحدث. هل هذا منطقي؟


أسئلة حول علم الكونيات والانفجار العظيم

الروابط المفضلة لفريق اسأل عالم فلك حول علم الكونيات والانفجار العظيم:

  • مقياس الكون توضيح تفاعلي لمقاييس الكون
  • ناسا مقدمة لصفحة علم الكونيات
  • برنامج نيد رايت التعليمي لعلم الكونيات: مناقشة شاملة لعلم الكونيات من أستاذ في جامعة كاليفورنيا ، بما في ذلك الأخبار والأسئلة الشائعة (باللغات الإنجليزية والفرنسية والإيطالية).
  • موقع كامبريدج العام لعلم الكونيات
  • مناقشة مفهوم اللانهاية في علم الكونيات من البروفيسور جون د. بارو من جامعة كامبريدج

كيفية طرح السؤال؟

إذا كان لديك سؤال حول مجال آخر من علم الفلك ، فابحث عن الموضوع الذي تهتم به من الأرشيف على الشريط الجانبي أو ابحث باستخدام نموذج البحث أدناه. إذا كنت لا تزال غير قادر على العثور على ما تبحث عنه ، أرسل سؤالك هنا.


هل كانت هناك دراسات حول الفوتونات & ldquoold لمعرفة مدى ثبات الأشياء مثل ثابت بلانك؟ - الفلك

نور في الحياة اليومية

  • انبعاث - في الواقع يولد الضوء (هذا يأخذ مصدر طاقة)
  • استيعاب - معظم الأشياء تمتص القليل من الضوء على الأقل ، إلا إذا كانت شفافة تمامًا. (ينتج عن ذلك اكتساب الجسم للطاقة - وعادةً ما يصبح الجسم أكثر سخونة)
  • ناقل حركة - الزجاج أو الماء أو المواد الشفافة الأخرى ينقل الضوء أو يسمح للضوء بالمرور من خلالها (يعني النقل النقي تمرير كل الطاقة - لن يصبح الجسم أكثر سخونة)
  • انعكاس - تعكس الأسطح اللامعة الضوء (يسمى الانعكاس المرآوي) ولكن حتى السطح الباهت سوف يعكس الضوء (الضوء المتناثر).
  • الطول الموجي - المسافة بين قمم الأمواج أو القمم (فكر في موجة المياه السطحية) [الوحدات: الطول ، على سبيل المثال متر أو سنتيمترات (1/100 متر) أو نانومتر (1 مليار من المتر)]
  • تردد - يحسب عدد قمم الموجة التي تمر في كل وحدة زمنية (هذا يفترض أن الموجة تنتقل ، مثل تموجات التمدد من حجر تم إلقاؤه في بركة) [الوحدات: الوقت العكسي ، على سبيل المثال دورات في الثانية ، أو هرتز (مختصر Hz)]
  • سرعة - مدى سرعة انتقال الموجة. لقد تحدثنا عن سرعة الضوء. الموجات الأخرى مثل التموجات المنتشرة أو الموجات الصوتية لها سرعتها الخاصة أيضًا. [الوحدات: المسافة لكل وحدة زمنية ، على سبيل المثال متر / ثانية ، كم / ثانية ، إلخ.]
  • طلب من الأطوال الموجية الطويلة إلى القصيرة: الراديو ، والأشعة تحت الحمراء ، والمرئية ، والأشعة فوق البنفسجية ، والأشعة السينية ، وأشعة جاما
  • النظام من التردد العالي إلى المنخفض: أشعة جاما ، الأشعة السينية ، الأشعة فوق البنفسجية ، المرئية ، الأشعة تحت الحمراء ، الراديو
  • الطلب من الطاقة العالية إلى المنخفضة: أشعة جاما ، الأشعة السينية ، الأشعة فوق البنفسجية ، المرئية ، الأشعة تحت الحمراء ، الراديو

هذا يسمى المجال الكهرومغناطيسي . الطيف عمومًا هو تقسيم الضوء إلى ألوانه ، لكن أعيننا لا ترى سوى ألوان الضوء المرئي (الأحمر عبر البنفسجي). الضوء المرئي ليس سوى جزء صغير من الطيف بأكمله. يمكن أيضًا الإشارة إلى المصطلحات الأخرى ، مثل الأشعة تحت الحمراء أو فوق البنفسجية الألوان من الضوء ، على الرغم من أنها قد تكون ألوانًا غير مرئية (لأعيننا). يتعين علينا تطوير تقنيات لاكتشاف هذه الألوان غير المرئية (على سبيل المثال ، يمكن للهوائيات اللاسلكية التقاط موجات الراديو ، ويمكن لنظارات الأشعة تحت الحمراء اكتشاف الأشعة تحت الحمراء ، ويمكن لفيلم التصوير الفوتوغرافي اكتشاف الأشعة السينية ، وما إلى ذلك)

  • خطوط طيفية تُرى عندما يمر الضوء عبر شق ، ثم يتم توسيعه إلى طيف. جهاز للقيام بذلك يسمى مطياف.
  • خطوط الامتصاص هي خطوط داكنة بسبب الترددات "المفقودة"
  • خطوط الانبعاث هي خطوط ساطعة بسبب انبعاث إضافي عند بعض الترددات
  • يُظهر الغاز المتوهج خطوط الانبعاث ، ولكن إذا وضعت نفس هذا الغاز أمام مصدر ساطع للضوء ، تظهر نفس الخطوط في الامتصاص.
  • بالنسبة للغاز ذي التركيب المختلف ، تظهر الخطوط الطيفية في أماكن مختلفة ، فريدة لكل عنصر.

ترتبط شدة الخط الطيفي بدرجة حرارة الجسم الذي يقوم بالانبعاث. في حالة
5000 كيلو من الغاز أمام خلفية 6000 كلفن الخلفية لها جسم أسود عادي بوظيفة بلانك
نطاق يستثني حيث يمتصه الغاز المبرد. يعكس عمق الخطوط الجسم الأسود 5000 ك
طيف الغاز. في حالة غاز 5000 كلفن بخلفية باردة ، فإن ارتفاع أو شدة غاز
تعكس الخطوط الطيفية منحنى الجسم الأسود 5000 كلفن للغاز ، ولكن فقط في الخطوط الطيفية. في أطوال موجية أخرى ،
الغاز ليس له انبعاث ، وكذلك الظلام.

حدد البرنامج التعليمي Light and Spectroscopy على موقع الويب Astronomy Place وتصفحه.

الخطوط الطيفية وانزياح دوبلر

عندما تسمع صوت سيارة أو قطار يمر ، ستسمع نغمة الصوت تنتقل من طبقة صوت عالية إلى طبقة نغمة منخفضة. ذلك لأن السيارة أو القطار يسيران بجزء لا بأس به من سرعة الصوت ، والأمواج & amp ؛ qubunch-up & quot أمام السيارة و & quot؛ spread-out & quot خلفها. تصبح طبقة الصوت أو تردد الموجات أعلى للأمام وأقل من الخلف ، وهذا ما نسمعه. هذا التأثير يسمى تأثير دوبلر. من خلال قياس مقدار التحول في الملعب ، يمكننا قياس سرعة السيارة.

نفس الشيء يحدث للضوء ، لكن لاحظ أن سرعة الجسم يجب أن تكون عالية بما يكفي مقارنة بسرعة الضوء، مما يعني أن الكائن يجب أن يتحرك بسرعة بالفعل. في هذه الحالة ، ما نسمعه ليس تغييرًا & quotpitch & quot ، ولكنه تغيير في اللون نراه.

لحسن الحظ ، يمكننا استخدام علامات في طيف الضوء - الخطوط الطيفية - لإجراء قياسات دقيقة للغاية لتحولات الخطوط الطيفية. من خلال هذه التحولات ، يمكننا اكتشاف حتى التغيرات الصغيرة في السرعة.

حدد البرنامج التعليمي Doppler Effect على موقع الويب Astronomy Place وتصفحه.


اسأل عالم فيزياء فلكية

الزوار لأول مرة: يرجى التأكد من قراءة صفحتنا الرئيسية!

  • تحقق من روابط الموارد. هذه هي المواقع التي نشير إليها غالبًا في الإجابة على أسئلتك.
  • تصفح من خلال مكتبة الأسئلة أدناه.
  • جرب أيضًا محرك بحث Ask an Astrophysicist !.
  • إذا كان سؤالك هو ما يزال لم تجب ، اتبع الرابط في أسفل هذه الصفحة.

مكتبة الأسئلة والأجوبة السابقة

المستعرات الأعظمية

كنت في ساوث كارولينا الليلة الماضية 15 أكتوبر على بحيرة تطل على سماء الليل. كنت أنظر بشكل مستقيم إلى الشمال قليلاً ورأيت نجمًا متوسط ​​الحجم يضيء حقًا ثم اختفى كما لو أنه انفجر. وقع هذا الحدث حوالي الساعة 7:00 مساءً. هل كان هذا سوبرنوفا. إن لم يكن ما كان عليه. أخبرونى من فضلكم.

ما رأيته ربما كان "توهج إيريديوم". يحدث هذا بسبب الأقمار الصناعية لنظام الهاتف المحمول Iridium ، عندما يصادف أنهم يصطفون تمامًا. أصبح اتحاد Iridium الآن مفلسًا (على ما يبدو لم يرغب أحد في حمل هاتف نقال يبلغ وزنه 10 كجم تقريبًا عندما يتم تقديم 90 ٪ من الأماكن التي يذهب إليها معظم المسافرين من رجال الأعمال عن طريق الهواتف المحمولة) ، وسيتم إخراج الأقمار الصناعية من مدارها ما لم يتم العثور على مشترٍ. في غضون ذلك ، هناك برامج قائمة على الويب للتنبؤ بالوقت الذي قد ترى فيه مثل هذا التوهج في المستقبل (لسوء الحظ ، لا نعرف أحدًا يخبرك إذا كان ما شاهدته في الماضي كان شعلة)

أي شيء يدوم بضع ثوانٍ فقط هو وقت قصير جدًا ليكون مستعرًا أعظمًا ، أو أي حدث فلكي آخر. كان من الممكن أن يكون نيزكًا كان يتجه نحوك مباشرة بحيث لا ترى أي خط ، لكن وصفك يبدو وكأنه توهج إيريديوم.

توجد خدمة تنبؤ واحدة في

يمكنك أن تقرأ عن أقمار إيريديوم الصناعية ولماذا تشتعل ، وكذلك إلقاء نظرة على بعض الصور في

- كيفن بويس ومارتن ستيل ،
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

أنا في الصف الثامن في فصل العلوم وسؤالي هو ما هو السوبرنوفا وكيف يؤثر علينا؟

المستعر الأعظم هو انفجار في نهاية حياة أنواع معينة من النجوم. يمكنك العثور على مزيد من المعلومات حول المستعرات الأعظمية في

في القسم الخاص بالنجوم الضخمة.

هناك المزيد من المعلومات أيضًا مدرجة في Imagine the Universe! موقع ويب يمكنك العثور عليه من خلال الانتقال إلى:

وانقر على زر البحث واطلب منه البحث عن "سوبر نوفا".

تشرح هذه الصفحات ماهية المستعر الأعظم وكيف يحدث والأنواع المختلفة من المستعرات الأعظمية. هذه ستجيب على سؤالك حول ماهية المستعر الأعظم.

كان سؤالك الآخر حول كيفية تأثير المستعرات الأعظمية علينا. يمكن أن تؤثر علينا في بعض الطرق الهامة. أولاً وقبل كل شيء ، نحن وكثير من أجزاء الأرض مصنوعة من مواد مستعرات أعظم. وفقًا للنظريات الحالية حول تكوين الكون ، كانت كل المواد الأصلية في الكون هي الهيدروجين والهيليوم ، مع وجود آثار طفيفة جدًا لبعض المواد الأخرى. كل الأشياء التي نصنعها نحن والأرض من حولنا ، مثل الحديد والأكسجين والكربون ، جاءت من تلك المادة الأولية التي انصهرت لتشكل عناصر أثقل في لب النجوم. لكن أثقل العناصر ، مثل الحديد ، تتشكل فقط في النجوم الضخمة التي تنتهي حياتها في المستعرات الأعظمية. يحتوي دمنا على الحديد في الهيموجلوبين وهو أمر حيوي لقدرتنا على التنفس. لذلك بدون المستعرات الأعظمية ، فإن معظم أشكال الحياة على الأرض ، بما في ذلك نحن ، لن تكون ممكنة. والكثير من المواد التي تتكون منها الأرض لن تكون موجودة.

تخلق المستعرات الأعظمية أيضًا موجات صدمية عبر الوسط بين النجوم (المادة الموجودة بين النجوم) ، وتضغط المواد هناك.يعتقد علماء الفلك أن موجات الصدمة هذه ضرورية لعملية تكوين النجوم ، مما يتسبب في انهيار سحب كبيرة من الغاز وتشكيل نجوم جديدة. لا سوبرنوفا ولا نجوم جديدة.

ترمي المستعرات الأعظمية الكثير من المواد من نجمها الأم إلى الوسط بين النجوم ، وتغير تركيبها الكيميائي. هذا يضيف العديد من العناصر إلى الوسط النجمي التي لم تكن موجودة من قبل ، أو كانت موجودة فقط بكميات ضئيلة. تعمل النجوم الأخرى الأقل ضخامة أيضًا على إثراء الوسط بين النجمي ، ولكنها تفتقر إلى العديد من العناصر الثقيلة. أدى الإثراء التدريجي للوسط النجمي بالعناصر الأثقل إلى إحداث تغييرات طفيفة في كيفية احتراق النجوم: يتم تخفيف عملية الاندماج في شمسنا بسبب وجود الكربون. كانت النجوم الأولى في الكون تحتوي على نسبة أقل من الكربون وكانت حياتها مختلفة إلى حد ما عن النجوم الحديثة. النجوم التي ستتشكل في المستقبل ستحتوي على المزيد من هذه العناصر الثقيلة وستكون لها دورات حياة مختلفة نوعًا ما. تلعب المستعرات الأعظمية دورًا مهمًا جدًا في هذا التطور الكيميائي للكون.

جيسي ألين
اسأل عالم فيزياء فلكية

ما هو nova؟ هل يمكنك تبسيط هذا لي بما أنني جديد في علم الفلك؟ ما هي العلاقة بين نوفا والمستعر الأعظم؟

nova هو إشراق مفاجئ لنجم. يُعتقد أن المستعرات تحدث على سطح قزم أبيض في نظام ثنائي مع نجم آخر. إذا كان هذان النجمان قريبين بدرجة كافية من بعضهما البعض ، فيمكن سحب مادة من نجم واحد من سطحه إلى القزم الأبيض. من حين لآخر ، قد تصبح درجة حرارة هذه المادة الجديدة على سطح القزم الأبيض ساخنة بدرجة كافية لبدء الاندماج النووي وفجأة سيبدأ سطح القزم الأبيض في دمج الهيدروجين في الهيليوم على سطحه. هذا يتسبب في أن يصبح القزم الأبيض فجأة شديد السطوع. لم يدرك علماء الفلك القدماء ، الذين لم يكن لديهم تلسكوبات وأدوات أخرى يمتلكها علماء الفلك الحديثون الآن ، أن هناك نجمًا موجودًا بالفعل ، ولذا كانوا يرون نجمًا جديدًا لم يروه من قبل. تعني كلمة "Stella Nova" باللغة اللاتينية "نجم جديد" وهذا هو المكان الذي حصلت فيه Novae على اسمها. كان يُعتقد في يوم من الأيام أن المستعرات الأعظمية مجرد مستعرات ساطعة حقًا (ومن هنا تمت إضافة كلمة "فائقة" إلى أسمائها). إذا نظرت إلى

يمكنك أن ترى أن هناك نوعين من المستعرات الأعظمية ، أحدهما يحدث في نفس الأنظمة الثنائية مثل nova. إذا فشل المستعر في إزالة مادة كافية من سطح القزم الأبيض ، فقد يتجمع ما يكفي لتدمير النجم بأكمله من خلال انفجار نوفا كبير جدًا ("سوبر"). النوع الآخر من المستعرات الأعظمية يأتي من نهاية نجم معزول ضخم ولا يرتبط بالمستعر الأعظم على الإطلاق.

جيسي ألين
اسأل عالم فيزياء فلكية

من اكتشف ما هو مستعر أعظم؟ كيف اكتشفوا ذلك؟

طور فريتز زويكي ووالتر بادي ورودولف مينكوفسكي نظريات حول ماهية المستعرات الأعظمية في الثلاثينيات.

استغرق الأمر بعض الوقت حتى يتم تأكيدها من خلال تقنيات مختلفة. (مثل اكتشاف النجوم النابضة داخل بقايا المستعر الأعظم).

ديفيد بالمر وسمر صافي حرب
اسأل عالم فيزياء فلكية

أعلم أن هناك أنواعًا مختلفة من انفجارات السوبرنوفا:

ماذا تعني هذه؟ هل يفسرون حجم الانفجار؟

شكرا لك على سؤالك. كما هو الحال مع معظم الأجسام والظواهر الفلكية ، يتم تصنيف المستعرات الأعظمية وفقًا لخصائصها الأساسية التي يمكن ملاحظتها - في هذه الحالة سمات خاصة لأطيافها الضوئية وسلوك "منحنياتها الضوئية" (كيف يتغير سطوعها بمرور الوقت).

على سبيل المثال ، يتم تمييز النوع الأول (Ia و Ib و Ic) عن النوع الثاني من خلال عدم وجود خطوط انبعاث طيفية للهيدروجين في السابق (ووجودها في الأخير). بالإضافة إلى ذلك ، فإن النوع Ia دائمًا ما يكون لهما نفس الكتلة وبالتالي نفس اللمعان ، وهذا هو السبب في أنهما يعتبران شموعًا قياسية.

لمزيد من التفاصيل ، يرجى الاطلاع على واحد أو أكثر من المواقع التالية:

حيث يمكنك أيضًا العثور على معلومات مختلفة جسدي - بدني خصائص هذه الأنواع المختلفة.

يُعتقد أن معظم المستعرات الأعظمية من جميع التصنيفات تحتوي على نفس كمية الطاقة المنبعثة تقريبًا.

- مايكل لوينشتاين وإيمي فريدريكس عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

ما هي مدة بقاء المستعر الأعظم؟

لا توجد إجابة واحدة لسؤالك.

بمعنى ما ، انتهى الانفجار نفسه في غضون ثوانٍ.

لكن غلاف النجم المحتضر يُطرد بهذه السرعة ، فعندما يصطدم بالغاز البينجمي ، يتم تسخينه إلى ملايين الدرجات ويبقى ساطعًا في الأشعة السينية لعشرات الآلاف من السنين.

في الضوء المرئي ، تعتمد المدة التي يمكنك خلالها تتبع المستعرات الأعظمية على بُعدها. المستعر الأعظم 1987A في سحابة ماجلان الكبيرة (التي هي قريبة نسبيًا مع استمرار هذه الأشياء) لا تزال تتبع من الأرض ومن تلسكوب هابل الفضائي:

كوجي موكاي
اسأل عالم فيزياء فلكية

عندما يتوقف نجم ذو كتلة كافية عن أن يكون لديه اندماج كافٍ لدعم نفسه ، ينهار ويذهب إلى مستعرات أعظم بالضبط أين تأتي الطاقة التي تسبب الانفجار؟ الجواب المقدم على موقعك ينص ببساطة على أن النجم انهار وتم إنتاج الطاقة. حتى أين أتى؟

الإجابة المختصرة هي أن الطاقة المنبعثة في انفجار سوبرنوفا تأتي من طاقة الجاذبية المنبعثة مع انهيار النجم. فكر في شيء يسقط من مبنى مرتفع للغاية. قد تعلم أن هذا الجسم أثناء سقوطه يحول طاقته الكامنة إلى طاقة حركية --- نفس الشيء يحدث لنجم حديدي ينهار: إنه يحول طاقة جاذبيته إلى حرارة وحركة --- عندما يتوقف الانهيار بسبب تشكيل نجم نيوتروني قادر على الحفاظ على ضغط الجاذبية الخاص به بسبب ضغط الفرميون ، هناك "ارتداد" وينفجر النجم.

الجواب التفصيلي الآن أكثر تعقيدًا بكثير من ذلك وفي الحقيقة هو مجال بحث بحد ذاته.

إن الكمية الكبيرة من طاقة الجاذبية المتاحة من انهيار لب النجم تتحول بالفعل إلى حرارة وطاقة حركية ، لكن المشكلة تكمن في أن هذا ليس الجزء الذي ينفجر. الجزء الذي ينطلق من السطح عبارة عن غلاف غير محكم نسبيًا للمادة (الهيدروجين والعناصر الأثقل حتى السيليكون) - كيف يتم نقل الحرارة من الانهيار التثاقلي لللب إلى بقية النجم كان نقاشًا ساخنًا (لا يقصد التورية :-)) --- قد يكمن حل "نقل" الطاقة في النيوترينوات ، هذه الجسيمات المراوغة التي يُفترض أنها عديمة الكتلة ومحايدة وتتفاعل بشكل ضعيف جدًا مع المادة. يتم طرد هذه النيوترينوات حاملة معظم الطاقة الناتجة عن انهيار الجاذبية وفي هذه العملية تعطي القليل (حوالي 1٪) من طاقتها إلى الغلاف الذي "ينفجر" بعد ذلك.

يعتبر اكتشاف انفجار النيوترينوات (إجمالي 7 مقارنة بالمليارات المقذوفة في الانفجار) قبل اكتشاف SN1987A هو التأكيد الأكثر إثارة للإعجاب للنظرية.

لمزيد من المعلومات ، قد ترغب في التحقق من المقالات العلمية المؤرخة حول اكتشاف انفجار النيوترينو (راجع مؤشر "Scientific American" و "Sky and Telescope" للنيوترينوات و SN 1987A).

ونحن نأمل أن يكون هذا يجيب عن سؤالك.

كوجي وايلانا
فريق "اسأل عالم فيزياء فلكية".

كيف يتم اكتشاف المستعرات الأعظمية وكيف يمكنني معرفة وقت حدوث آخرها؟

تم اكتشاف معظم المستعرات الأعظمية الساطعة (SNe) بواسطة علماء الفلك الهواة. يخرج الأشخاص الذين يعرفون السماء جيدًا وينظرون إلى العديد من المجرات باستخدام تلسكوباتهم الصغيرة لمعرفة ما إذا كان أي منها يبدو غير عادي. ثم يتصلون بمرصد يقوم بعد ذلك بإخطار المجتمع الفلكي عبر البريد الإلكتروني.

بالإضافة إلى علماء الفلك الهواة ، هناك عدد من عمليات البحث التلقائية الجديدة التي وجدت الكثير من المستعرات الأعظمية الأكثر خفوتًا. لقد رأينا إعلانًا في فبراير عن مستعر أعظم 1997fg. هذا يعني أنه تم اكتشاف ما لا يقل عن 163 SNe العام الماضي. كان معظمهم خافتًا جدًا ، وأبلغوا عن عشرة أو نحو ذلك في وقت واحد.

في عام 1987 كان هناك مستعر أعظم في مجرة ​​مصاحبة لمجرتنا ، ولا يزال هذا الشيء مثيرًا للاهتمام (SN1987A). كان هذا آخر مستعر أعظم "قريب" (على بعد أقل من مليون سنة ضوئية).

كان آخر مستعر أعظم معروف في مجرتنا في عام 1680. ومع ذلك كان خافتًا لدرجة أنه كان يُعتقد أنه نجم ، ولم يظهر تاريخيًا إلا على أنه شذوذ في مخططات السماء لجون فلامستيد. أصبح الآن شديد السطوع في موجات الراديو والأشعة السينية ويُعرف باسم "Cassiopeia A."

في الآونة الأخيرة ، اكتشف علماء فلك الأشعة السينية وعلماء فلك أشعة جاما من معهد ماكس بلانك لفيزياء خارج الأرض في جارشينج / ألمانيا بقايا مستعر أعظم صغير قريب جدًا من الأرض (Nature ، المجلد 396 ، 12 نوفمبر 1998). البقية على بعد 700 سنة ضوئية فقط ويُزعم أنها تكونت منذ حوالي 700 عام عندما انفجر نجم في السماء الجنوبية في كوكبة الشراع ("الشراع")

حظا سعيدا،
جوناثان كوهان وديفيد بالمر وأمبير كارين سميل
اسأل عالم ناسا

هل يمكن رؤية سوبرنوفا بالعين المجردة؟ ما هي احتمالات رؤية مستعر أعظم بالعين المجردة؟

شوهد العديد من المستعرات الأعظمية على مر التاريخ بالعين المجردة. ومع ذلك ، لم تُشاهد أي مستعرات أعظم بالعين المجردة منذ عام 1987 (ثم في نصف الكرة الجنوبي فقط ، وآخرها قبل حوالي 400 عام). يمكنك مشاهدة أحدث قائمة في:

في ظل أحلك الظروف ، لا يمكننا حقًا رؤية أي شيء أضعف من قوته 6.5 بالعين المجردة ، ولكن إليك بعض التفاصيل الأكثر إشراقًا (لماذا لا يوجد العديد من المستعرات الأعظمية في مجرتنا كما هو متوقع؟

لقد ذكرت في مقدمة المستعرات الأعظمية أنها "نادرة نسبيًا في مجرتنا". أخذت دورة تمهيدية في علم الفلك وتعلمت أن مجرة ​​بحجم مجرتنا درب التبانة يجب أن تحتوي على خمسة مستعرات عظمى كل قرن. فلماذا لم يتم رؤية المزيد من المستعرات الأعظمية في مجرتنا في القرن الماضي وحتى في الألف عام الماضية ؟!

حير هذا السؤال علماء الفلك الذين يدرسون مجرتنا لسنوات. نعتقد ، بناءً على النظرية ، أن كمية معينة من النجوم ستنفجر في مجرتنا خلال قرن. ثم يبدو أن هذا الرقم يتطابق مع المجرات الأخرى بشكل معقول. ومع ذلك ، بالنسبة لمجرتنا ، لم يكن هناك الكثير من الأدلة على وجود مستعر أعظم منذ مئات السنين.

إجابة واحدة هي أن الرقم 5 هو متوسط. وهذا يعني أنه في بعض القرون سيكون لديك بضعة قرون ، وفي قرون أخرى سيكون لديك القليل. قد نكون في إحدى النقاط المنخفضة ، وبعد قرن أو قرنين سيكون هناك المزيد مما يمكننا رؤيته. تفسير آخر هو أنه ربما كان هناك العديد من المستعرات الأعظمية ، لكن تم حجبها بواسطة سحب ضخمة من الغاز والغبار التي تمتص الضوء المرئي.

يمكن أن تكون هناك إجابة "أعمق". أي أن تكون النجوم الضخمة في منطقتنا أو مجرتنا بأكملها قد "توقفت" في مرحلة ما ، لكنها عادت مرة أخرى مؤخرًا. ولكن نظرًا لأننا نرى عددًا كبيرًا جدًا من النجوم الضخمة (النوع الذي أصبح مستعرًا أعظم) ، فمن غير المرجح أن يتم إيقاف إنتاجها في أي وقت في الماضي أو أنه سيكون ملحوظًا بالنسبة لنا إذا حدث ذلك.

ستيف بلوم
اسأل عالم فيزياء فلكية

المستعرات الأعظمية والعناصر

أنا شخص عادي متعلم لدي سؤال. لقد قرأت في كثير من الأحيان أن المستعرات الأعظمية هي المصدر الرئيسي للعناصر الأثقل من الهيليوم في العالم ، لكنني أتساءل عن تكوين السدم الكوكبية والمستعرات. قد تكون أقل كفاءة في الإضافة إلى مخزون المعادن في ISM ، لكنها أكثر عددًا. كيف إذن يتعرف علماء الفيزياء الفلكية على المستعرات الأعظمية كمصدر أفضل بشكل عام؟ هي عبارات مثل "معظم ذرات الكربون والأكسجين والنيتروجين في أجسامنا جاءت من المستعرات الأعظمية". مبرر؟

يا له من سؤال جيد! من الصحيح تمامًا أن جميع العناصر الأثقل من الحديد تقريبًا من المستعرات الأعظمية ، لأن النجوم لا تصنعها ، لأن العنصر الذي يحتوي على أعلى طاقة ربط لكل نيوكليون هو الحديد.

بالنسبة للعناصر الأخرى (الحديد والأفتح) ، فهي تتكون في الغالب في النجوم. كلما زاد وزن النجم ، زادت العناصر المختلفة التي يصنعها ، وكلما كان عمره أقصر. من ناحية أخرى ، لن تتجاوز شمسنا الهيليوم كثيرًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن النجوم الأكثر ضخامة هي فقط التي تتحول إلى مستعر أعظم. لذلك ، إذا كان النجم يصنع الحديد ، فمن المحتمل أن يتحول إلى مستعر أعظم.

باختصار ، تتكون العناصر الموجودة أسفل Fe في الغالب في النجوم ، بينما تتكون العناصر الأثقل في الغالب في المستعرات الأعظمية. الآن ، سؤالك حول آلية التوزيع. المستعرات الأعظمية هي أفضل آلية لطرد هذه العناصر بعيدًا جدًا عن النجم.

بالإضافة إلى ذلك ، تتضمن معظم الآليات الأخرى مثل الرياح النجمية الطبقات الخارجية للنجم. نظرًا لأنها مصنوعة في اتجاه مركز النجم ، يتوقع المرء أن تبقى العناصر الثقيلة في اتجاه منتصف النجوم حيث يتم إنتاجها ، بينما تنفخ الطبقات الخارجية الكثير من الهيدروجين.

ومع ذلك ، يُعتقد أيضًا أن الكثير من عناصر CNO تأتي من النجوم العملاقة المقاربة التي تحرق الهيليوم ، وتجرفه بالحمل إلى السطح ، ثم تنفخه في مهب الريح.

لذلك ، بشكل عام ، من الآمن أن نقول إن المستعرات الأعظمية هي آلية التوزيع الأساسية للعناصر الثقيلة في مجرتنا ، لكنها ليست الوحيدة.

شكرا على السؤال الجيد.

جوناثان كوهان ومارك كوييت وديفيد بالمر
اسأل عالم ناسا

كيف يمكن تكوين عنصر أثقل من الحديد؟ أطرح هذا السؤال لأنني قرأت في مكان ما أنه عندما لا يتمكن النجم من حرق الحديد ، فإنه ينفجر ويتحول إلى مستعر أعظم.

عندما ينفجر مستعر أعظم ، يصبح الجو حارًا بدرجة كافية لدفع النوى والجزيئات معًا. تمتص النوى النيوترونات والبروتونات ويمكن أن تنمو لتصبح أثقل من الحديد. هذا يمتص الطاقة بدلاً من إطلاقها ، ولكن هناك طاقة كافية متوفرة في مستعر أعظم بحيث يحدث هذا على أي حال.

ديفيد بالمر
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

هل يعالج أي من برامجك و / أو أرشيفاتك أطياف الأشعة السينية / أشعة جاما الخاصة بالمستعرات الأعظمية؟ على وجه التحديد ، أنا مهتم بتحديد الوفرة النظيرية التي قد تكون واضحة في التدفق المحيط بالمستعر الأعظم ، وخاصة تلك التي حدثت قبل بضع سنوات فقط وكانت مرئية ، على سبيل المثال ، من المرصد في تشيلي. هل لديك أي معلومات و / أو مراجع قد تكون ذات قيمة بالنسبة لي؟ يرجى ملاحظة ، مرة أخرى ، أنني مهتم بالنظائر وليس العناصر. هذا الأخير سيكون واضحًا في الأطياف المرئية. بدلاً من ذلك ، أنا مهتم بالوفرة النسبية للنظائر المختلفة.

يمكن أن تساعدنا الأشعة السينية وأشعة جاما في فهم وفرة النظائر من المستعرات الأعظمية. ومع ذلك ، فقط لنظائر مشعة معينة. دعني أشرح:

في انفجار مستعر أعظم ، يتم إنشاء العديد من العناصر والنظائر ، في الغالب من خلال العملية السريعة (عملية r). ومع ذلك ، فإن معظمها غير مستقر ، لذا فهي تتحلل إلى نظير مستقر أو أكثر استقرارًا. خلال عملية الاضمحلال هذه يطلقون أشعة جاما. ستعتمد طاقة أشعة جاما على النظير المعين والعملية المتضمنة. يتم ملاحظة أشعة جاما هذه كخطوط طيفية داخل الطيف الكلي.

الآن كلمة عن نصف الحياة. نصف العمر لنظير معين هو الوقت الذي يستغرقه نصف الكمية الأولية للنظير حتى يتحلل. لذلك ، فإن مراقبة المستعر الأعظم مبكرًا يمكن للمرء أن يلاحظ عددًا من هذه الخطوط الطيفية ، ولكن بمرور الوقت تتلاشى نظرًا لوجود عدد أقل من النظائر المشعة ونظائر أكثر استقرارًا.

على سبيل المثال ، يتحلل عنصر Titanium 44 مع عمر نصف يبلغ حوالي 70 عامًا. تعطي عملية الاضمحلال فوتونات 1 MeV و 60 و 70 keV. من خلال حساب هذه الفوتونات ، يمكن تقدير كتلة Ti 44 الناتجة في انفجار المستعر الأعظم.

شكرا لك على سؤالك. فيما يتعلق بالتفاصيل الخاصة بالمستعر الأعظم 1987A ، أقترح أن تقوم ببحث أدبي حول هذا الموضوع في المجلات الفلكية الرائدة. يمكن القيام بذلك بسهولة عبر الإنترنت من عنوان URL http://adsabs.harvard.edu/

جوناثان كيوهان
(لتخيل الكون!)

من خلال ما قرأته ، فإن العناصر الأثقل من الحديد في الوزن الذري لا يمكن إنشاؤها إلا بواسطة المستعرات الأعظمية. وبالمثل ، لا يمكن تكوين العناصر التي تتجاوز الهيدروجين والهيليوم والليثيوم إلا في قلب النجوم خلال عملية حياتها.

يمكن تحديد العناصر المكونة للنجوم بما في ذلك شمسنا من خلال التحليل الطيفي. أعتقد أن شمسنا والعديد من النجوم الأخرى بها بالفعل عناصر ثقيلة بداخلها مما يشير إلى أنها كانت ، جزئيًا على الأقل ، مكونة من مادة من مستعرات عظمى قديمة. أعتقد أنه يمكن أيضًا استخدام التحليل الطيفي لتحديد التوزيع العام للمادة في مجرات كاملة تمامًا كما يتم استخدامه على النجوم (أتوقع هذا ، لأنني لم أسمع به من قبل ، لكنه يبدو منطقيًا).

نظرًا لحدوث المستعرات الأعظمية والتطور النجمي بمرور الوقت ، يجب أن يكون هناك المزيد من العناصر الثقيلة الآن (في المرحلة الحالية من التاريخ الكوني) ، أكثر مما كانت عليه في البداية. إذن ما الذي نراه عندما ننظر إلى الوراء في الزمن إلى المجرات البعيدة.

إذا أجرينا تحليلًا طيفيًا على المجرات من الأقدم إلى الأصغر ، فهل يظهر تغيير في توزيع العناصر الثقيلة؟

إذا كان الأمر كذلك ، فما الذي يخبرنا به عن المعدل الذي تحدث به المستعرات الأعظمية في المتوسط؟

كم عدد المستعرات الأعظمية لكل مجرة ​​في القرن المطلوب لحساب التوزيع الحالي للعناصر الثقيلة الموجودة في النجوم؟

أولا ، لا تطلب مستعر أعظم لخلق عناصر أثقل من الحديد. يمكن أن تتشكل العناصر الثقيلة أيضًا في قلب النجوم الضخمة قبل أن تتحول إلى مستعر أعظم (نظائر عملية s). ثانيًا ، تتشكل بعض العناصر التي تتجاوز الهيليوم في السدم الكوكبية. يمكن أيضًا أن يتشكل البعض من خلال تصادمات الأشعة الكونية. لذا فإن الصورة أكثر تعقيدًا بعض الشيء.

الآن لأسئلتك. يمكن اشتقاق معدن المجرة (جزء العناصر الثقيلة) من التحليل الطيفي لخط الانبعاث للسدم الكوكبية ومناطق H-II في الحلزونات المجاورة وغير المنتظمة ، ومن التحليل الطيفي لخط الامتصاص لمجموعات كبيرة من النجوم في المجرات الإهليلجية. تعتمد فلزات المجرات على تاريخ تشكل النجوم (عدد الأجيال المنتجة للنجوم المستعرات الأعظمية) وما إذا كان من الممكن الاحتفاظ بالمعادن المركبة حديثًا. يعتمد الأخير في الغالب على الكتلة (أي طاقة ربط الجاذبية) - تفقد المجرات ذات الكتلة المنخفضة الكثير من المعادن في رياح المجرة.

عند الحصول على معدنية المجرات البعيدة من التحليل الطيفي البصري: إنه أمر أصعب بكثير من الحصول على معدنية النجم. بالنسبة للنجم ، فأنت تقوم بحساب درجة الحرارة والجاذبية والوفرة الكيميائية. لكن المجرة بها عدد من النجوم ذات درجات حرارة وجاذبية مختلفة ووفرة كيميائية (من الأقزام M القديمة التي كانت موجودة منذ مليارات السنين إلى النجوم التي تحملت بالأمس). أنت بحاجة إلى فكرة جيدة عن التجمعات النجمية قبل أن تتمكن من عمل أي استدلالات على الفلزية.

مشكلة أخرى: أنت بحاجة إلى دقة عالية وأطياف عالية للإشارة إلى الضوضاء. المجرات البعيدة كونيًا (تلك التي قد تظهر فرقًا كبيرًا) كلها باهتة جدًا (على الأقل كانت كذلك ، قبل أيام تلسكوبات فئة 10 أمتار).

بالنسبة لمجموعة نجمية نموذجية ، يتم إنتاج مستعر أعظم واحد لكل 100 كتلة شمسية من النجوم المتكونة - وهذا يمكن أن يعطي فكرة تقريبية عن المعدل في مجرة ​​من عمر وكتلة محددين (في مجرة ​​مثل درب التبانة ، 1-10 لكل قرن أو نحو ذلك).ربما لا يكون معدل المستعرات الأعظمية ثابتًا على مدار عمر المجرة ، كما أنه غير منتظم عبر عرض المجرة. تزداد المعدنية كلما اقتربت من مركز المجرة ، بسبب كثافة النجوم العالية.

هانز كريم ، وبرام بوروسون ، وإريك كريستيان ، وكازونوري إيشيباش ، ومايك لوينشتاين ، وكوجي موكاي عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

بقايا المستعر الأعظم

ما مقدار تمدد المستعرات الأعظمية تقريبًا عند انفجارها؟

يمكن أن تصبح بقايا المستعر الأعظم كبيرة جدًا ، لكنها تعتمد على عمرها. توجد فقاعات كبيرة من الغاز الساخن داخل مجرتنا تمتد لمئات السنين الضوئية من المستعرات الأعظمية القديمة. سديم السرطان ، الذي يُعتقد أنه تشكل من مستعر أعظم عام 1054 ، يتوسع حاليًا بمعدل 1450 كم / ث ، والذي بعد قليل من التلويح الرياضي ، يجعل نصف قطره يقارب خمس سنوات ضوئية (بافتراض سرعة توسع ثابتة ، والتي لم يكن صحيحًا في المرحلة المبكرة من المستعر الأعظم ، ولكنه صحيح تقريبًا في معظم عمر هذه البقية البالغ 1000 عام). لذلك لو كان المستعر الأعظم السلطعون على مسافة Alpha Centauri عندما انفجر ، لكانت موجة الانفجار قادمة نحونا أو تجاوزتنا مؤخرًا.

جيسي ألين
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

لقد شاهدت للتو فيلمًا على موقعك يُظهر مشهد هابل لمستعر أعظم 1987. سؤالي هو لماذا الطاقة التي تتمدد حول المستعر الأعظم تكون على شكل حلقة وليست كروية؟ الجواب الوحيد الذي يمكنني التفكير فيه هو أن له علاقة بتدوير النجم.

هذا سؤال جيد جدا. كانت هذه الحلقة حول SN1987A موجودة بالفعل قبل انفجار المستعر الأعظم ، أضاءها الضوء من حدث المستعر الأعظم للتو. المستعر الأعظم الفعلي هو المصدر الذي يشبه النقطة في وسط الصورة. لم يبدأ حلها إلا مؤخرًا باستخدام التلسكوبات عالية الدقة.

شرح مقال واحد قرأته ، وهو الأكثر منطقية بالنسبة لي ، هو بشكل أو بآخر على النحو التالي. أطلق النجم الضخم الذي كان موجودًا قبل انفجار المستعر الأعظم رياحًا نجمية قوية جدًا. ربما لأن هذا النجم كان يدور حول منطقة أكثر كثافة تكونت في المستوى الاستوائي حول النجم - مثل قرص كوكبي. ثم عندما تغير النجم من عملاق أحمر إلى عملاق أزرق ، تغيرت الرياح. ثم أصبحت الرياح مركزة على أقطاب النجم ، مكونة منطقة مادة على شكل ساعة زجاجية. لم تتم ملاحظة هذه المادة حتى اصطدامها بضوء المستعر الأعظم.

ما نراه يشبه الصدى. يؤين الانفجار الأولي للإشعاع من المستعر الأعظم المادة ، لذلك ينبعث الضوء.

ومع ذلك ، هناك شيء يجب أن تعرفه هو أن الأصداف الكروية تبدو عادة مثل حلقات في السماء. في حالة 1987A ، من المحتمل أن تكون حلقة (على الأقل الحلقة الداخلية) ، ولكن في كثير من الأحيان لا يكون هناك شيء. هذا بسبب وجود الكثير من المواد على حافة القشرة على طول خطنا ، بينما يوجد في المنتصف كمية أقل. لذلك ، نرى حلقة وليست صدفة حتى عندما يكون الشيء عبارة عن صدفة حقًا. غالبًا ما يُلاحظ هذا في النجوم وبقايا المستعر الأعظم الأقدم.

جوناثان كيوهان
اسأل عالم فيزياء فلكية

أنا طالب يبلغ من العمر 14 عامًا وقد قرأت مؤخرًا أن هناك بعض الأدلة على حدوث مستعر أعظم في عام 1250 ، لكن لم تكن هناك سجلات تظهر وجود مستعر أعظم في ذلك العام. كان من المفترض أن يستمر المستعر الأعظم لمدة عام. هل لديك أي معلومات حول هذا الموضوع لماذا يُعتقد أنه حدث ، وإمكانيات حول سبب عدم وجود سجلات ، ومدى حيوية ذلك ، وما إلى ذلك.

أنت محق ، لقد ولّد هذا بعض الأخبار مؤخرًا. يمكنني فقط أن أنقل ما كان في القصص الإخبارية: قد تكون هناك أسباب تاريخية لعدم وجود سجل نجا (جزء خاطئ من السماء ، سجلات مدمرة ، فجوة في حفظ السجلات) ، أو أن الضوء قد امتص بواسطة الغاز المتداخل ، أو أن التقديرات الخاصة بالعمر خاطئة. ألحق المقالات من AP والبيان الصحفي الصادر عن معهد ماكس بلانك.

ألي كليف وكوجي موكاي وديفيد بالمر ومايك أريدا وتيم كالمان
اسأل عالم فيزياء فلكية

لماذا لم يرَ أحد انفجار سوبرنوفا كبير؟
1.39 مساءً ET (1840 بتوقيت جرينتش) 11 نوفمبر 1998
بقلم جيف دون ، أسوشيتد برس

اكتشف علماء الفلك دليلًا على أن نجمًا انفجر قبل مئات السنين بالقرب من الأرض أكثر من أي مستعر أعظم آخر معروف. لا يمكنهم معرفة سبب عدم تسجيل أي شخص في القرن الثالث عشر للانفجار ، والذي كان ينبغي أن يكون مشهدًا مذهلاً.

يشير الغموض ، من بين أمور أخرى ، إلى أن السجلات الفلكية غير مكتملة أو أن العلماء قد صادفوا ظاهرة سماوية جديدة: المستعرات الأعظمية غير المرئية.

يجب أن يظهر المستعر الأعظم لمدة عام أو أكثر على أنه ألمع جسم في سماء الليل ، باستثناء القمر ، حوالي عام 1250.

من المفترض أنه كان من المفترض أن يتمكن علماء الفلك العظماء في الشرق من رؤيته فوق الأفق مباشرةً ، أحيانًا حتى أثناء النهار ، وفقًا لبيرند أشينباخ ، أحد كبار الباحثين.

لكنهم لم يبدوا أي ملاحظات معروفة عنه.

قد يكون التفسير هو أن انفجار الغاز والإشعاع شديد السخونة ربما لم ينتج عنه ضوء مرئي. قال عالم الفيزياء الفلكية روبرت بيتر في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند إن العمل الجديد "يقدم إمكانية أننا نبحث في ظاهرة جديدة ومختلفة".

أو قد يكون التفسير أكثر دنيوية ، مثل سوء حفظ السجلات ، كما قال الباحثون.

تم الاكتشاف من قبل علماء في معهد ماكس بلانك في ألمانيا وتم نشره يوم الخميس في مجلة نيتشر.

فقط عدد قليل من النجوم المتفجرة داخل مجرتنا درب التبانة كانت على الأقل مرئية بالعين المجردة على الأرض.

كشف المستعر الأعظم عن نفسه عندما أجرى الباحثون مسحًا لكوكبة فيلا بحثًا عن الأشعة السينية وأشعة جاما غير المرئية ، والتي يمكن أن تكون نتاجًا ثانويًا لانفجار مستعر أعظم.

عند تحليل الإشعاع ، وجد علماء الفلك أن سحابة الغاز المنبعثة من الانفجار لا تزال موجودة ، وهي ضعف سخونة نواة الشمس وتمتد حتى 25 سنة ضوئية.

على الرغم من أنه أقرب مستعر أعظم معروف ، إلا أنه لا يزال على بعد 650 سنة ضوئية ، أو يبعد عن الأرض بحوالي 41 مليون مرة عن الشمس. (هذا يعني أن الانفجار حدث بالفعل حوالي عام 600 ، لكن ضوءه استغرق حوالي 650 عامًا للوصول إلى الأرض).

قال أشينباخ إن المستعر الأعظم للقرن الثالث عشر كان يجب أن يكون مذهلاً. وقال إن عدم وجود أي سجل تاريخي جعله "في حيرة شديدة".

ومع ذلك ، فإن مستعر أعظم آخر معروف ، معروف باسم Cas-A من عام 1680 ، يبدو غامقًا بشكل غريب. وقال الباحثون إنه ربما يشير هو والمستعر الأعظم المكتشف حديثًا إلى مجموعة غير معروفة سابقًا من النجوم المتفجرة غير المرئية "السفلية".

اقترح باحث آخر ، وهو A.F. Iyudin ، أن الانفجار ربما كان مختبئًا ببساطة وراء مساحة ممتصة من المواد الكونية.

قال Aschenbach أيضًا أن بعض السجلات الفلكية الصينية مفقودة من ذلك الوقت ، لذلك من المحتمل أن تكون القاعدة المغولية قد عطلت عمل علماء الفلك.

أو ربما سجل علماء الفلك المستعر الأعظم ، لكن سجلاتهم ضاعت ، كما قال إدوين كروب ، مدير مرصد جريفيث في لوس أنجلوس.

تم تسجيل آخر مستعر أعظم يمكن ملاحظته بوضوح في هذه المجرة بواسطة يوهانس كيبلر وعلماء فلك آخرين في عام 1604. كان الأمر مثيرًا للغاية بالنسبة للعين المجردة لدرجة أن كبلر تنبأ بأنه سيتم الترحيب به بشكل رمزي "كمشهد للنصر العام أو دخول حاكم جبار. "

معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض ، جارشينج / ألمانيا

جهة الاتصال: بيرند أشينباخ
هاتف: + 49-89-3299-3561 فاكس: + 49-89-3299-3569

اكتشاف بقايا مستعر أعظم صغير

اكتشاف بقايا مستعر أعظم صغير بالقرب من الأرض في الأشعة السينية الصلبة باتجاه حافة بقايا المستعر الأعظم "فيلا" مؤكدة باكتشاف خطوط أشعة جاما من التيتانيوم -44

اكتشف علماء فلك الأشعة السينية وعلماء فلك أشعة جاما من معهد ماكس بلانك لفيزياء خارج الأرض في جارشينج / ألمانيا بقايا مستعر أعظم صغير قريب جدًا من الأرض (Nature ، المجلد 396 ، 12 نوفمبر 1998). البقية على بعد 700 سنة ضوئية فقط ، وقد تم إنشاؤها منذ حوالي 700 عام عندما انفجر نجم في السماء الجنوبية في كوكبة الشراع ("الشراع").

يوضح الدكتور بيرند أشينباخ من معهد جارشينج ماكس بلانك: "يُظهر تحليلنا أن هذا هو أقرب بقايا مستعر أعظم حدث خلال التاريخ البشري الحديث ، يبلغ عمر البقايا القريبة المماثلة الأخرى في مجرة ​​درب التبانة 10.000 سنة على الأقل وأكثر". "الآن ، الأمر متروك لعلماء الفلك البصري وعلماء الفلك الراديوي لتأكيد وتوسيع نتائجنا."

تم الإبلاغ عن الاكتشافات في مساهمتين منفصلتين في عدد "Nature" الصادر في 12 نوفمبر 1998 ، المجلد 396. تم أخذ البيانات التي تستند إليها هذه الاكتشافات مع القمر الصناعي الألماني للأشعة السينية الفلكي rosat ، والذي تم تطويره وبنائه في إطار إدارة معهد جارشينج ماكس بلانك ، وأداة كومبتيل ، التي تم بناؤها من خلال تعاون دولي تحت قيادة معهد ماكس بلانك أيضًا ، على متن المرصد الأمريكي لأشعة غاما الفلكية "كومبتون".

خلال أول مسح لجميع السماء باستخدام تلسكوبات التصوير بالأشعة السينية ، تم أيضًا تعيين كوكبة فيلا بواسطة ROSAT. هذه منطقة في السماء معروفة جيدًا لعلماء الفلك. في الأشعة السينية الناعمة ، تهيمن على منطقة فيلا بقايا مستعر أعظم ضخمة ومشرقة ، بقايا المستعر الأعظم Vela ، التي يبلغ قطرها ما يقرب من 200 سنة ضوئية ، والتي لا تزال تتوسع بسرعة تفوق سرعة الصوت. منذ أكثر من 10.000 سنة ، انفجر نجم على شكل مستعر أعظم عملاق وأدى إلى ظهور سحب من الغازات الساخنة التي نراها اليوم. (خارج حدود سحابة الانفجار ، اكتشف الدكتور بيرند أشينباخ شظايا عديدة من النجم السلف ، وهي النتيجة التي نُشرت في مجلة "الطبيعة" في مارس 1995).

عندما كان الدكتور أشينباخ يحلل بقايا المستعر الأعظم Vela بطريقة تختلف عن إجراءات البرامج القياسية المطورة لـ ROSAT ، لا سيما عن طريق استخراج أعلى فوتونات الطاقة التي يمكن الوصول إليها باستخدام ROSAT ، تغيرت صورة بقايا المستعر الأعظم Vela بشكل كبير. بالنسبة لطاقات الفوتون الأكبر من 1300 إلكترون فولت ، اختفت الأشعة السينية الناعمة لبقايا المستعر الأعظم Vela تمامًا تقريبًا وظهرت منطقة انبعاث دائرية إلى حد ما لم تكن معروفة سابقًا بقطر 2 درجة تقريبًا ، أي حوالي أربعة أضعاف حجم البدر. في الزاوية الجنوبية الشرقية من بقايا فيلا (انظر الصور المرفقة).

يقول الدكتور أشينباخ بحماس: "لقد أذهلنا أنه لا توجد طريقة للالتفاف ، فهذه بقايا مستعر أعظم جديد". "لا توجد مصادر أخرى للأشعة السينية في السماء نعرفها تُظهر هذا النوع من توزيع الشكل والسطوع ، باستثناء بقايا المستعر الأعظم". تم تسمية الكائن غير المعروف سابقًا باسم "RX J0852.0-4622" وفقًا للموضع في السماء.

أظهر تحليل إضافي أن "RX J0852.0-4622" شديد الحرارة عند درجة حرارة حوالي 30.000.000 كلفن. هذا يعني أن: "RX J0852.0-4622" هو جسم صغير جدًا ، وإلا لكان قد تم تبريده إلى درجات حرارة أقل بكثير بالفعل. ولكن نظرًا لأن "RX J0852.0-4622" صغير ، فقد يكون قد وصل إلى المدى الزاوي بمقدار درجتين فقط إذا كان قريبًا نسبيًا من الأرض ، وإلا فسيكون هناك بقعة صغيرة من انبعاث الأشعة السينية مرئية. "التحليل التفصيلي والمقارنة مع بقايا المستعر الأعظم المدروسة جيدًا والتي حدثت في عام 1006 توضح أن بقايا المستعر الأعظم الجديدة لا يمكن أن تكون أقدم من 1500 عام ولا يمكن تحديد موقعها على مسافات تزيد عن 1000 فرسخ فلكي أو 3300 سنة ضوئية يشرح الدكتور أشينباخ. "ويمكن أن يُعزى سطوع سطح الأشعة السينية المنخفض لـ" RX J0852.0-4622 "إلى كثافة مادة منخفضة تبلغ 0.04 فقط جزيئات غاز وغبار لكل سنتيمتر مكعب ، تحيط بالنجم قبل أن ينفجر. هذا منخفض بالفعل مقارنة بقيم قياسية أعلى بحوالي 20 مرة ".

حالة أن "RX J0852.0-4622" هي بقايا مستعر أعظم تمت تسويتها أخيرًا بواسطة علماء فلك أشعة جاما. هم متخصصون في دراسات انبعاث أشعة جاما من الاضمحلال الإشعاعي للنواة الذرية. أثناء الموت المفاجئ لنجم في مستعر أعظم ، والذي يستغرق جزءًا من الثانية ، تصل كثافة المادة ودرجة الحرارة في النجم إلى المستويات التي تتغير عندها النوى الذرية ويعاد تنسيقها. يتم إطلاق معظم العناصر الكيميائية بما في ذلك نظائرها من النجم إلى العالم عند انفجارات المستعر الأعظم ، وبدون هذه الرماد النجمي لم تكن الحياة ممكنة. يتم استخدام المادة التي يتم طردها في عملية المستعر الأعظم ، وهي "المادة الخام" لتشكيل الجيل القادم من النجوم والكواكب.

العديد من النظائر غير مستقرة فهي تتحلل في نطاقات زمنية مختلفة ، والتي يمكن قياسها على أنها "مدى الحياة" وهي خاصية مميزة لكل نظير على حدة. في النهاية ، تبقى فقط العناصر الكيميائية "الطبيعية" المعروفة. غالبًا ما يكون تحلل النظير مصحوبًا بانبعاث أشعة غاما لطاقات محددة جدًا. تعد خطوط أشعة جاما هذه فريدة من نوعها مثل بصمة الإصبع لكل نظير مشع. من بين العناصر الأخرى التي يتشكل منها التيتانيوم -44 في انفجار مستعر أعظم. يتم إنتاجه حصريًا أثناء "احتراق السيليكون" ويتحلل عبر سكانديوم إلى الكالسيوم عن طريق إصدار خط أشعة جاما يبلغ 1.156 مليون إلكترون فولت. اكتشفت نفس المجموعة من علماء فلك أشعة غاما هذا الخط لأول مرة من بقايا المستعر الأعظم المجري الشابة المعروفة "Cassiopeia A" التي تعود بالفعل منذ بضع سنوات مع اكتشاف خط أشعة جاما Titanium-44 الآن من "RX" J0852.0-4622 "كان واضحًا:" RX J0852.0-4622 "هو بقايا مستعر أعظم صغير قريب.

على الرغم من حقيقة أن إنتاج التيتانيوم -44 في "RX J0852.0-4622" غير معروف - يتم إنتاجه في كل نوع من المستعرات الأعظمية ولكن بمعدلات مختلفة - يمكن استخدام قياسات أشعة جاما لمزيد من تقييد عمر ومسافة "RX J0852.0-4622" باستخدام "عمر" التيتانيوم -44. استنتج أن المستعر الأعظم حدث في القرن الثالث عشر على مسافة حوالي 700 سنة ضوئية من الأرض. "هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها العثور على بقايا مستعر أعظم غير معروف سابقًا عن طريق خط أشعة جاما من التيتانيوم -44" ، يعلق الدكتور أناتولي إيودين من معهد ماكس بلانك للفيزياء الخارجية حول هذا النجاح.

من المرجح جدًا أن تظهر السنوات القادمة اكتشافات أخرى لبقايا المستعر الأعظم. في مجرتنا درب التبانة ، من المتوقع أن ينفجر نجمان إلى ثلاثة نجوم كل 100 عام ، وهذا يتبع مقارنة مع المجرات الخارجية. ولكن خلال الألف عام الماضية ، تم العثور على سبع بقايا فقط حتى الآن. قد تكون المستعرات الأعظمية المتبقية وبقاياها قد أفلتت من الاكتشاف لأن الضوء البصري ربما يكون قد ضاع في الغازات المتداخلة وسحب الغبار. لا تحجب هذه الغيوم الأشعة السينية وأشعة جاما الصلبة ، لذلك يمكن العثور على بقايا المستعر الأعظم المفقودة قريبًا بواسطة الأدوات الموجودة على متن الأقمار الصناعية التالية لعلم الفلك والأشعة السينية وعلم فلك أشعة غاما ، والتي يتم بناؤها بالفعل و التي اقتربت من الانطلاق.

أكتب مقالاً سيحاول دحض ادعاء أنصار الخلق بأن جميع بقايا المستعر الأعظم في مجرتنا يبدو أنها أقل من 10000 عام ، بناءً على نمط الانحلال "الراسخ" لشدة ضوء المستعر الأعظم في تردد الموجات الراديوية نطاق. سأكون ممتنًا لأي معلومات يمكن أن تقدمها لي ، حتى مجرد مرجع أو اثنتين ، أو إحالة.

شكرا مرة أخرى لطرح مثل هذا السؤال المدروس. لقد قسمت إجابتي إلى جزأين: أولاً ، آرائي الشخصية والثانية. إجابة علمية. الجزء الأول يعتمد على تجربتي في مناقشاتي مع الخلقيين ، بينما الجزء الثاني هو الإجابة العلمية الحقيقية على سؤالك.

قبل أن أقدم لك إجابتك العلمية حول بقايا المستعر الأعظم ، أود أن أقول من تجربتي الشخصية أنك ربما ستفشل في محاولتك لتغيير رأي أي شخص خلقي حقيقي. والسبب ببساطة هو أن الأدلة ضد كون عمر الكون لا يتجاوز 10000 عام هو دليل دامغ للغاية ، لدرجة أن دليلًا آخر لن يؤثر على أي شخص خلق "مصبوغ في الصوف".

بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن لأي حجة علمية أن تتعارض مع "النظرية" غير العلمية القائلة بأن الله خلق العالم منذ 10000 عام (أو أي فترة زمنية أخرى) تمامًا كما كان في ذلك الوقت. وهذا يعني ، مع نسب الوفرة الخاصة للعناصر المشعة ، والنجوم التي يبدو أنها عمرها بلايين السنين ، والكون الآخذ في الاتساع. بالتعريف هذه "النظرية" غير قابلة للاختبار ، وبالتالي فهي غير علمية بالمعنى الحقيقي لعدم كونها قابلة للاختبار.

من واقع خبرتي ، فإن الحجج الوحيدة التي عملت مع أصدقائي الخلقيين هي الحجج غير العلمية تمامًا ، ولكن اللاهوتية بطبيعتها. الحجج التي تشير ضمنًا إلى أن قصص الخلق في الكتاب المقدس لم تكتب لتشرح فعليًا كيف أو متى تم إنشاء الأرض (لماذا سيكون هناك اثنان منهم إذا كان الأمر كذلك؟) ، ولكن تمت كتابتها لتقول شيئًا لنا عنها حالتنا البشرية ، إيماننا ، أو حتى سبب صنع الأرض. لا يبذل العلم أي جهد للإجابة على أسئلة "لماذا" هذه ، لذا أيا كانت الإجابة التي يتوصل إليها الشخص تتوافق مع البيانات العلمية.

ثانيًا. الجواب العلمي على سؤالك

إن جوهر حجة الخلقي صحيح ، فملاحظات الانحلال الإشعاعي المستمر في بقايا المستعرات الأعظمية يمكن فقط تحديد تاريخ الصغار جدًا. طريقة التوسيع لتحديد تاريخ بقايا مستعر أعظم (كما هو موضح في صفحة www من رسالتي الأخيرة) تعمل فقط مع بقايا المستعر الأعظم الصغيرة (حتى حوالي 10000 عام).

هناك طرق لتحديد تاريخ بقايا المستعرات الأعظمية القديمة (الأعمار> 10000 سنة) ، لكنها ليست دقيقة للغاية. تتضمن هذه الطرق ملاحظات بالأشعة السينية التي تقيس درجة حرارة بقايا المستعر الأعظم. من درجة الحرارة ، يمكن تقدير سرعة موجة الصدمة ، من سرعة موجة الصدمة يمكن تقدير العمر. باستخدام هذه الأساليب ، نلاحظ وجود بقايا مستعر أعظم يصل عمرها إلى 100000 عام ، عندما تتلاشى في الوسط بين النجوم.

الآن إذا كان الهدف من هذا هو معرفة عمر الكون ، فإن بقايا المستعر الأعظم ليست هي الأشياء التي يجب النظر إليها. هذا ببساطة لأنهم اختلطوا بالوسط النجمي بعد حوالي 100000 عام فقط. الكون أقدم بكثير من ذلك الذي نعرفه من أقدم النجوم (في حدود 10000000000 سنة). بالإضافة إلى ذلك ، نلاحظ الأجسام البعيدة التي تبعد بلايين السنين الضوئية.

الدليل الأكثر صلابة على تقدم كوكب الأرض هو المنتجات الناتجة عن التحلل الإشعاعي الطويل نصف العمر الموجود في النيازك والصخور على الأرض. على سبيل المثال: البوتاسيوم 40 (40 ك) يتحلل في غاز الأرجون 40 (40 آر) بعمر 1/2 يبلغ 1.3 مليار سنة. طالما بقيت الصخرة صخرة ، تظل هذه الأربعين عارًا. إذا ذابت الصخرة ، يهرب الأرجون. لذلك ، من خلال قياس مقدار 40K و 40Ar في صخرة ، يمكن للجيولوجيين قياس عمرها.

العناصر الشائعة المستخدمة لهذا الغرض هي البوتاسيوم 40 (1/2 العمر = 1.300.000.000 سنة) ، اليورانيوم 238 (1/2 العمر = 4.500.000.000 سنة) ، الروبيديوم 87 (1/2 العمر = 47.000.000.000 سنة).

تظهر هذه الدراسات بوضوح أن عمر الأرض لا يقل عن 3.9 مليار سنة ، لأن هذا هو عمر أقدم الصخور. أقدم النيازك عمرها حوالي 5 مليارات سنة.

جوناثان كيوهان
- عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

المستعرات الأعظمية والأرض

اقترح بعض العلماء أن المستعر الأعظم حدث قبل 65 مليون سنة على مسافة 130 سنة ضوئية من الأرض ، وهو ما يمكن أن يكون محركًا لانقراض الديناصورات.

هل من الممكن تحديد ما إذا كان حدث من هذا النوع قد وقع خلال هذا الإطار الزمني؟ أو في وقت سابق آخر؟

تم اقتراح المستعرات الأعظمية عدة مرات على أنها الجناة المحتملون في حالات الانقراض الجماعي. على سبيل المثال ، هناك ورقة بحثية حول كيف يمكن للمستعرات الأعظمية أن تسبب انقراضات جماعية على خادم الطباعة الإلكترونية في Los Alamos National Labs بواسطة Juan Collar في

http://xxx.lanl.gov/abs/astro-ph/9505028
(تأكد من اتباع روابط "الاقتباس" للحصول على وجهات نظر مختلفة).

ومع ذلك ، في حالة الانقراض الطباشيري-الثالثي (KT) الذي قتل الديناصورات قبل 65 مليون سنة ، هناك أدلة كثيرة على كل من ضربة كويكب والاضطراب البركاني الكارثي (ديكان الفخاخ). ربما تكون إضافة مستعر أعظم إلى هذه الأحداث غير ضرورية. هذا لا يعني أن المستعر الأعظم لا يمكن أن يتسبب في انقراض جماعي ، فقط لأنه ربما لم يتسبب في ذلك الانقراض.

بالنسبة للأدلة ، تبقى بقايا المستعر الأعظم قابلة للاكتشاف فقط لعشرات الآلاف من السنين. عندما تشكل المستعرات الأعظمية النجوم النابضة ، فإن سرعاتها النموذجية هي بضعة أجزاء من الألف من سرعة الضوء ، لذلك في 65 مليون سنة ، يمكن للنجم النابض أن ينتقل من بالقرب من الأرض إلى أي نقطة في المجرة وله العديد من المواجهات مع النجوم الأخرى ، مما يجعل سرعته عشوائية ، لذلك يمكننا لم يعثر على نجم نابض معين واكتشف أنه كان في المكان المناسب في الوقت المناسب.

يمكن أن تسبب الأشعة الكونية القادمة من مستعر أعظم قريب تغيرًا يمكن اكتشافه في النظائر على الأرض. كان هذا أحد التفسيرات الأولى التي فكر بها لويس ألفاريز عندما وجد الإيريديوم عند حدود KT. ومع ذلك ، لم يتم العثور على العناصر والنظائر الأخرى التي يمكن توقعها من مثل هذا الحدث ، مما أدى إلى نظرية النيزك.

ديفيد بالمر
اسأل عالم فيزياء فلكية

هل هناك احتمال أن نجم قريب قد يندلع مستعر أعظم ويدمر الأرض؟ أو لها آثار سيئة أخرى علينا؟

لتدمير الأرض نفسها ، سيتعين على الشمس الذهاب إلى مستعر أعظم (وهو ما لن يحدث أبدًا).

إذا كنت تتحدث عن الحياة على الأرض ، فهناك حساب مفصل للمخاطر الناجمة عن سوبر نوفا قريب على الويب:

يستنتج المؤلف أن المستعر الأعظم يجب أن يكون في حدود 10 فرسخ فلكي (30 سنة ضوئية) أو نحو ذلك ليكون خطرا على الحياة على الأرض. هذا لأن الغلاف الجوي يحمينا من أخطر الإشعاعات. قد يكون رواد الفضاء في المدار في خطر إذا كان المستعر الأعظم في نطاق 1000 فرسخ فلكي أو نحو ذلك.

لا توجد نجوم حاليًا في نطاق 20 فرسخ فلكي سوف تتحول إلى مستعر أعظم خلال ملايين السنين القليلة القادمة.

ومع ذلك ، هناك بعض التأثيرات غير المباشرة التي يصعب تقييمها: التأثيرات المحتملة على طبقة أوزون الأرض مذكورة في المقالة أعلاه. بالإضافة إلى ذلك ، وفقًا لإحدى الحسابات ، فإن تدفق النيوترينو من مستعر أعظم قريب قد يؤدي إلى تسخين الشمس.

كوجي موكاي واريك كريستيان
اسأل عالم فيزياء فلكية

لقد قرأت للتو أن نظامنا الشمسي قد تشكل على الأرجح من تأثيرات مستعر أعظم سابق. هل هذا يعني أنه يجب أن يكون هناك بعض الأشياء المتبقية مثل نجم نيوتروني (أو حتى ثقب أسود) في مكان ما في الجوار؟

شكرا لك على سؤالك. هناك بالفعل بعض التكهنات بأن ضغط السحب الجزيئية العملاقة بواسطة انفجارات المستعر الأعظم له دور فعال في التسبب في انهيار هذه الغيوم وتشكيل النجوم والأنظمة الشمسية (مثل مجموعتنا). وهذا ما يسمى بالتشكيل العشوائي للنجوم ، ويعتقد أنه يسبب مناطق "الانفجار النجمي" التي تظهر في المجرات الأخرى.

أي بقايا قديمة من مثل هذا الانفجار ستكون غير واضحة تمامًا. الثقوب السوداء المنفردة عمليا غير قابلة للرصد ، وكذلك النجوم النيوترونية القديمة المعزولة (قد تتألق النجوم النيوترونية الشابة كنجوم نابضة). يمكن أن تستمر في التألق بالوكالة إذا كانت محاطة بأقراص ساخنة من الغاز تتغذى باستمرار من قبل رفيق ثنائي ، ولكن قد يكون من الصعب على هذه الأنظمة أن تظل سليمة بعد الانفجار.

من غير المحتمل أن يظل أي كائن من هذا القبيل في منطقتنا على أي حال. دارت الشمس حول مركز مجرتنا بضع عشرات من المرات أو نحو ذلك منذ تشكلها وأي جسم قريب في ذلك الوقت غير مرتبط بالشمس (مثل الأرض) من غير المرجح أن يكون قريبًا الآن. علاوة على ذلك ، قد يكون الانفجار قد نقل سرعة عالية إلى البقايا المنهارة بحيث لا تكون حتى في مدارها المجري الأصلي.

نخشى أن تكون فرص التعرف على الجاني بعيدة نوعًا ما.

- مايكل لوينشتاين وديفيد مارسدن
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"


ألقت دراسة جديدة الضوء على وجود مستوى أعلى من الوعي لدى البشر يمكن الوصول إليه.

هل ينشأ الوعي في الدماغ أم في مكان آخر؟ ماذا يقول هذا عن من نحن كبشر؟

خذ لحظة وتنفس. ضع يدك على منطقة صدرك بالقرب من قلبك. تنفس ببطء في المنطقة لمدة دقيقة تقريبًا ، مع التركيز على الشعور بالسهولة في دخول عقلك وجسمك. انقر هنا لمعرفة سبب اقتراح هذا.

اكتشف بحث جديد دليلًا يمكن التحقق منه على أ مستوى أعلى من الوعي. استخدم الباحثون معدات تصوير الدماغ لتحليل المجالات المغناطيسية الصغيرة التي تم إنشاؤها في الدماغ واكتشفوا أنه عبر ثلاث مواد مخدرة ، كان مقياسًا واحدًا لمستوى الوعي - تنوع الإشارات العصبية - أكبر باستمرار.

اكتشف علماء الأعصاب زيادة مطولة في تنوع الإشارات العصبية - مقياس لتعقيد نشاط الدماغ - لدى الأشخاص تحت تأثير المواد المخدرة مقارنة بالوقت الذي كانوا فيه مستيقظين.

يعطي تنوع نبضات العقل مؤشرًا رياضيًا لدرجة الوعي. الأشخاص المستيقظون ، على سبيل المثال ، لديهم نشاط دماغ متنوع أكثر من أولئك الذين ينامون ، وفقًا لهذا الإجراء.

ومع ذلك ، فهذه هي الدراسة الأولى التي تُظهر أن تنوع إشارات الدماغ أكثر من مجرد خط أساسي ، أي أنه أكبر من تنوع الشخص الذي يكون "مستيقظًا وواعيًا". ركزت الأبحاث السابقة على حالات الوعي المتدنية ، مثل النوم والتخدير. ، أو ما يسمى بالحالة الخضرية. هناك حاجة إلى مزيد من البحث باستخدام نماذج معقدة ومتنوعة ، وفقًا للباحثين ، الذين يأملون بحذر.

صرح البروفيسور أنيل سيث ، المدير المشارك لمركز ساكلر لعلوم الوعي بجامعة ساسكس:

"يوضح هذا الاكتشاف أن الدماغ على المواد المُخدرة يعمل بشكل مختلف تمامًا عن المعتاد. & # 8221

"كما تم تقييمه من خلال" تنوع الإشارات العالمية "، فإن النشاط الكهربائي للدماغ أثناء تجربة المخدر أقل قابلية للتنبؤ به وأقل" تكاملاً "منه أثناء اليقظة الواعية المنتظمة. & # 8221

"نظرًا لأن هذا المقياس قد أظهر بالفعل قيمته كمقياس لـ" المستوى الواعي "، يمكننا القول أن الحالة المخدرة تظهر على أنها" مستوى "أعلى من الوعي من الطبيعي - ولكن فقط فيما يتعلق بهذا المقياس الرياضي المحدد."

بالنسبة للدراسة ، قام مايكل شارتنر وآدم باريت والبروفيسور سيث من مركز ساكلر بإعادة تحليل البيانات التي تم جمعها سابقًا من قبل إمبريال كوليدج لندن وجامعة كارديف حيث تم إعطاء المتطوعين الأصحاء أحد الأدوية الثلاثة المعروفة بإحداث حالة مخدرة: سيلوسيبين ، كيتامين ، و إل إس دي.

باستخدام معدات تصوير الدماغ ، فحص العلماء الحقول المغناطيسية الصغيرة التي تم إنشاؤها في الدماغ واكتشفوا أنه في جميع الأدوية الثلاثة ، كان هذا القياس لمستوى الوعي - تنوع الإشارات العصبية - أكبر باستمرار.

يؤكد الباحثون أن هذا لا يعني أن الحالة المخدرة هي حالة وعي "أفضل" أو "مرغوبة أكثر" بدلاً من ذلك ، فهي توضح أن حالة الدماغ المخدر متميزة ويمكن أن تكون مرتبطة بالتغيرات العالمية الأخرى في مستوى الوعي (على سبيل المثال ، النوم والتخدير) باستخدام مقياس رياضي بسيط لتنوع الإشارات.

قال الدكتور موثوكوماراسوامي ، الذي شارك في جميع الأبحاث الأصلية الثلاثة: "تم اكتشاف هذا التحسن المتطابق في تنوع الإشارات لجميع الأدوية الثلاثة ، على الرغم من اختلاف خصائصها الدوائية ، فهي رائعة جدًا وتشجع أيضًا على أن النتائج قوية وقابلة للتكرار".

قد تساعد النتائج في تغذية المحادثات الجارية بشأن الاستخدام الطبي الخاضع للإشراف الصارم لهذه الأدوية ، مثل علاج الاكتئاب الشديد.

قال الدكتور روبن كاهارت هاريس من جامعة إمبريال كوليدج في لندن: "إن البحث الدقيق في المواد المُخدرة يكتسب اهتمامًا أكبر ، لأسباب ليس أقلها الإمكانات العلاجية التي قد تمتلكها هذه المواد عند تناولها بحكمة وتحت إشراف طبي".

"تساعدنا نتائج الدراسة الحالية على فهم ما يحدث في أدمغة الناس عندما يواجهون توسعًا في الوعي بالخدر. كثيرًا ما يبلغ الأشخاص عن وجود "نظرة ثاقبة" عند استخدام هذه المواد ، وعندما يحدث هذا في بيئة علاجية ، يمكن أن يتنبأ بنتائج مفيدة. قد تساعدنا الاكتشافات الحالية في فهم كيفية تحقيق ذلك ".

بالإضافة إلى إعلام التطبيقات الطبية المحتملة ، تساهم الدراسة في تطوير المعرفة العلمية حول كيفية ارتباط المستوى الواعي (مدى وعي الشخص) والمحتوى الواعي (ما يدركه المرء).

وفقًا للبروفيسور سيث:

"اكتشفنا الروابط بين شدة خبرات الأشخاص المخدر والاختلافات في تنوع الإشارات. يوضح هذا أن مقياسنا مرتبط ارتباطًا وثيقًا ليس فقط بالتغيرات العالمية في الدماغ التي تسببها الأدوية ، ولكن أيضًا بسمات ديناميكيات الدماغ التي تدعم أنواعًا معينة من الخبرة الواعية ".

يركز فريق الدراسة حاليًا جهودهم على تحديد كيف تدعم التغييرات المعينة في تدفق المعلومات في الدماغ مكونات معينة من تجربة المخدر ، مثل الهلوسة.

الغوص بشكل أعمق

انقر أدناه لمشاهدة نظرة خاطفة على دورتنا التدريبية الجديدة!

تسمى دورتنا الجديدة "التغلب على التحيز وتحسين التفكير النقدي". هذه الدورة التي مدتها 5 أسابيع يشرف عليها د. مادهافا ستي وأمبير جو مارتينو

إذا كنت ترغب في بناء وعيك الذاتي ، وتحسين تفكيرك النقدي ، وتصبح أكثر تركيزًا على القلب وتكون أكثر وعياً بالتحيز ، فهذه هي الدورة المثالية!

الوعي


كيف تنهار القياسات الدوال الموجية الكمومية؟

في عالم غريب من الإلكترونات والفوتونات والجسيمات الأساسية الأخرى ، فإن ميكانيكا الكم هي القانون. لا تتصرف الجزيئات مثل الكرات الصغيرة ، بل تتصرف مثل الأمواج التي تنتشر على مساحة كبيرة. يتم وصف كل جسيم من خلال "دالة موجية" أو توزيع احتمالي ، والذي يخبرنا عن موقعه وسرعته وخصائصه الأخرى التي من المرجح أن تكون ، ولكن ليس ماهية تلك الخصائص. يحتوي الجسيم في الواقع على مجموعة من القيم لجميع الخصائص ، حتى تقوم بقياس إحداها تجريبيًا و mdash موقعها ، على سبيل المثال & mdash عند هذه النقطة "تنهار" الدالة الموجية للجسيم وتعتمد موقعًا واحدًا فقط. [الأطفال حديثي الولادة يفهمون ميكانيكا الكم]

ولكن كيف ولماذا يؤدي قياس الجسيم إلى انهيار دالة الموجة ، مما ينتج عنه حقيقة ملموسة نتصور وجودها؟ قد تبدو المشكلة ، المعروفة باسم مشكلة القياس ، مقصورة على فئة معينة ، لكن فهمنا لماهية الواقع ، أو ما إذا كان موجودًا على الإطلاق ، يتوقف على الإجابة.

التالي: نظرية الأوتار


قانون بلانك مقسمة إلى أجزاء ، لأنني كنت متأكدًا من أنني سأقوم بنسخ شيء خاطئ

[/ب]
أوجد B_λ (λ، T) عند 700 و 701 نانومتر ، أي خرج القدرة عند كل نقطة

700 نانومتر - & GT 1.14e-23 واط م -2 ريال -1 نانومتر -1
701 نانومتر - & GT 1.24e-23 واط م -2 ريال -1 نانومتر -1

اضرب في الفرق في الطول الموجي ، 1 نانومتر ، مما ينتج عنه خرج قدرة عرض النطاق الترددي

نظرًا لأن الموضوع هو 1 م 2 ، سيكون خرج الطاقة
1.19e-23 واط sr-1

أوجد طاقة الفوتونات في هذا النطاق ، أي جول / فوتون @ 700.5 نانومتر

طاقة الفوتون = hc / λ =
2.84E-19 جول / فوتون

أعرف واط ثانية = 1 جول --- & gt واط = جول / ثانية
وبالتالي
1.19e-23 واط sr-1 =
1.19e-23 جول ثانية -1 sr-1

لذلك ، بما أننا نريد فوتونات / ثانية ، فإننا نعيد ترتيب:
1 / 2.84e-19 فوتونات / جول * 1.19e-23 جول ثانية -1 sr-1 = 4.19E-05 فوتونات ثانية -1 sr-1
وهو رقم ضئيل للغاية ، لذلك أخذت المعاملة بالمثل ، وأخذت النتيجة
23866 ثانية لكل فوتون
التي لا تزال أكبر من أن تتعرف عليها ، لذا حولتها ، وابتكر:

سيصدر فوتون 1 م 2 @ SOT * 700 نانومتر فوتون كل 6.6 ساعة.

إذن ، ردًا على سؤال OP: على الرغم من أن الخط متصل من 700 إلى 701 نانومتر ، فإن طاقة الفوتونات الفردية في هذا النطاق تحد من الخرج.
وأنا متأكد من أنه صحيح أيضًا إذا كان على المرء أن يقوم بهذه الأنواع من الحسابات من 700 نانومتر إلى 56700 نانومتر.
وهو ما فعلته بالطبع.

الإخراج في هذا النطاق ، حسب حساباتي: 163 واط لكل ستيراديان (لشخص يبلغ 1 م 2)
إجمالي الخرج: 525 واط

* SOT = درجة حرارة التشغيل القياسية (98.6 درجة فهرنهايت)

المرفقات

اضرب في الفرق في الطول الموجي ، 1 نانومتر ، مما ينتج عنه خرج قدرة عرض النطاق الترددي

هذا متوقف إلى حد ما ، وفقًا لآلة حاسبة على الإنترنت ، والتي قالت إن القيمة كان من المفترض أن تكون: 1.23e-23

ولكن بعد النظر في الرياضيات المتضمنة، قررت تجاهله.

كما نقول نحن عامة الشعب & quot؛ أغلق بما فيه الكفاية للعمل الحكومي! & quot

إنه جزء من التحليل الذي يحل كل هذا النوع من الاستفسارات حول اللانهائيات الظاهرة مثل مفارقة زينو الشهيرة .. تكامل الترددات التي تنبعث من الشمس محدود - وليس لانهائي.

اعتقدت انه سؤال جيد يوجد تحليل هنا حول مدى استمرار طيف الشمس:

أنا موافق. هذا مفهوم خاطئ رأيناه من قبل ، لذا لا ينبغي أن يكون مفاجئًا أو يصعب فهمه ، حتى لو تم شرحه بطريقة مرهقة. أعتقد أنه كان حتى معضلة تاريخية حقيقية. ربما تكون هذه طريقة أفضل لوصفها:

الفرضية: الضوء الصادر من الشمس هو في الأساس طيف مستمر ، وبالتالي يحتوي على عدد لا حصر له من الترددات. أعتقد أن هذا الجزء صحيح (لكنه يتضمن تحوطًا هامًا).

فلماذا إذن ليس لها شدة لانهائية؟

هناك افتراض خفي إضافي أو افتراضان مطلوبان للوصول إلى الاستنتاج. يتطلب كل من هذه الترددات اللانهائية أن يتم تمثيلها بشكل مستمر عند طاقة أو سعة معينة: إما عدد لا حصر له من الفوتونات أو الموجات المستمرة.

إذن ما هو القرار؟ يكون تدفق الفوتون محدودًا ، وليس لانهائيًا ، والطيف فقط * تقريبًا * مستمر بسببه. مثل تغطية حديقتك بالرش.

ملحوظة: هذا له نوع من مفارقة زينو يشعر به وربما له أساس مماثل ، ولكن * على عكس * مفارقة زيون (bhobba) حيث يمكن تغطية عدد لا حصر له من النقاط في خطوة واحدة ، الطيف * غير مغطى بالكامل لأن عدد الفوتونات (الخطوات) المتلقاة محدود. إنها ليست نفس المفارقة.


تاريخ نظرية الانفجار العظيم

حدثت المؤشرات المبكرة للانفجار العظيم نتيجة لأرصاد الفضاء السحيق التي أجريت في أوائل القرن العشرين. في عام 1912 ، أجرى عالم الفلك الأمريكي فيستو سليفر سلسلة من الملاحظات للمجرات الحلزونية (التي يُعتقد أنها سدم) وقام بقياس انزياح دوبلر الأحمر. في جميع الحالات تقريبًا ، لوحظ أن المجرات الحلزونية تبتعد عن مجرتنا.

في عام 1922 ، طور عالم الكونيات الروسي ألكسندر فريدمان ما يُعرف باسم معادلات فريدمان ، المشتقة من معادلات أينشتاين والنسبية العامة. على عكس أينشتاين & # 8217 كان يدافع في ذلك الوقت من خلال الثابت الكوني ، أظهر عمل فريدمان & # 8217 أن الكون كان على الأرجح في حالة توسع.

في عام 1924 ، أظهر قياس Edwin Hubble & # 8217s للمسافة الكبيرة لأقرب سديم حلزوني أن هذه الأنظمة كانت بالفعل مجرات أخرى. في الوقت نفسه ، بدأ هابل في تطوير سلسلة من مؤشرات المسافة باستخدام تلسكوب هوكر 100 بوصة (2.5 متر) في مرصد جبل ويلسون. وبحلول عام 1929 ، اكتشف هابل ارتباطًا بين المسافة وسرعة الركود & # 8211 والذي يُعرف الآن باسم قانون هابل & # 8217.

ثم في عام 1927 ، استنتج جورج لوميتر ، الفيزيائي البلجيكي والكاهن الروماني الكاثوليكي ، بشكل مستقل نفس النتائج مثل معادلات فريدمان & # 8217s واقترح أن الركود المستنتج للمجرات كان بسبب توسع الكون. في عام 1931 ، أخذ هذا الأمر إلى أبعد من ذلك ، مشيرًا إلى أن التوسع الحالي للكون يعني أن الأب يعود في الوقت الذي ذهب فيه المرء ، كلما كان الكون أصغر. في وقت ما في الماضي ، كما جادل ، كان من الممكن أن تتركز كتلة الكون بأكملها في نقطة واحدة نشأ منها نسيج المكان والزمان.

أثارت هذه الاكتشافات جدلاً بين علماء الفيزياء طوال عشرينيات وثلاثينيات القرن الماضي ، حيث دعت الأغلبية إلى أن الكون كان في حالة مستقرة. في هذا النموذج ، يتم إنشاء مادة جديدة باستمرار مع تمدد الكون ، وبالتالي الحفاظ على انتظام وكثافة المادة بمرور الوقت. من بين هؤلاء العلماء ، بدت فكرة الانفجار العظيم لاهوتية أكثر منها علمية ، ووجهت اتهامات بالتحيز ضد Lemaitre بناءً على خلفيته الدينية.

تم الترويج لنظريات أخرى خلال هذا الوقت أيضًا ، مثل نموذج Milne ونموذج Oscillary Universe. استندت هاتان النظريتان إلى نظرية أينشتاين للنسبية العامة (تم اعتماد الأخيرة من قبل أينشتاين نفسه) ، ورأت أن الكون يتبع دورات لا نهائية ، أو غير محددة ، ذاتية الاستدامة.

بعد الحرب العالمية الثانية ، وصل الجدل إلى ذروته بين مؤيدي نموذج الحالة الثابتة (الذي أصبح رسميًا من قبل عالم الفلك فريد هويل) وأنصار نظرية الانفجار العظيم & # 8211 التي كانت تزداد شعبيتها. ومن المفارقات أن هويل هو من صاغ العبارة & # 8220 بيج بانج & # 8221 أثناء بث إذاعة بي بي سي في مارس 1949 ، والتي اعتقد البعض أنها إقصاء ازدرائي (وهو ما نفاه هويل)

في النهاية ، بدأت أدلة المراقبة في تفضيل Big Bang على Steady State. أدى اكتشاف وتأكيد إشعاع الخلفية الكونية الميكروي في عام 1965 إلى تأمين الانفجار العظيم باعتباره أفضل نظرية عن أصل الكون وتطوره. من أواخر الستينيات إلى التسعينيات ، قدم علماء الفلك وعلماء الكونيات حجة أفضل للانفجار العظيم من خلال حل المشكلات النظرية التي أثارها.

تضمنت هذه الأوراق البحثية التي قدمها ستيفن هوكينج وغيره من علماء الفيزياء والتي أظهرت أن التفردات كانت حالة أولية حتمية للنسبية العامة ونموذج الانفجار العظيم في علم الكونيات. في عام 1981 ، وضع الفيزيائي Alan Guth نظرية عن فترة من التوسع الكوني السريع (المعروف أيضًا باسم & # 8220Inflation & # 8221 Epoch) الذي حل المشكلات النظرية الأخرى.

شهدت التسعينيات أيضًا ظهور الطاقة المظلمة كمحاولة لحل المشكلات العالقة في علم الكونيات. بالإضافة إلى تقديم تفسير للكتلة المفقودة للكون (جنبًا إلى جنب مع المادة المظلمة ، التي اقترحها جان أورت في الأصل عام 1932) ، فقد قدمت أيضًا تفسيرًا لسبب استمرار تسارع الكون ، فضلاً عن تقديم حل لـ ثابت آينشتاين & # 8217s الكوسمولوجي.

تم إحراز تقدم كبير بفضل التقدم في التلسكوبات والأقمار الصناعية والمحاكاة الحاسوبية ، والتي سمحت للفلكيين وعلماء الكون برؤية المزيد من الكون واكتساب فهم أفضل لعصره الحقيقي. كان إدخال التلسكوبات الفضائية & # 8211 مثل مستكشف الخلفية الكونية (COBE) ، وتلسكوب هابل الفضائي ، ومسبار ويلكينسون لتباين الموجات الدقيقة (WMAP) ومرصد بلانك & # 8211 ذات قيمة لا تُقاس أيضًا.

اليوم ، يمتلك علماء الكونيات قياسات دقيقة ودقيقة إلى حد ما للعديد من معايير نموذج نظرية الانفجار العظيم ، ناهيك عن عمر الكون نفسه. وقد بدأ كل شيء بالملاحظة الملحوظة أن الأجسام النجمية الضخمة ، التي تبعد عدة سنوات ضوئية ، كانت تتحرك ببطء بعيدًا عنا. وعلى الرغم من أننا ما زلنا غير متأكدين من الكيفية التي سينتهي بها كل شيء ، فإننا نعلم أنه على نطاق كوني ، لن يستمر ذلك لفترة طويلة ، طويلة!


شاهد الفيديو: النجوم النيوترونية (شهر اكتوبر 2021).