هندسه‌ی فضا-زمان

[parse]

در تاپیک "ستاره نوترونی" بحثهای جالبی در خصوص هندسه فضا-زمان مطرح شد که بنا به صلاح دید یکی از مدیران محترم تالار، تاپیک جدیدی جهت ادامه بحث ایجاد شد. جهت توضیحات بیشتر اهم مطالب در اینجا کپی می شود . از مدیران محترم خواهشمندم پس از انتقال پستها، این پست نیز ویرایش شود:

ضمنا توجیه خمیدگی پرتو می تونه خمیدگی فضا(-زمان) باشه. فضا خمیده است، فوتون راست حرکت می کنه پس خمیده حرکت می کنه!!
اثر گرانش خورشید روی نور آزمایش شده و به نتیجه رسیده.

سلام!

این مشکلی هست که همیشه با آن دست به گریبان هستیم. انحنای فضا معنا ندارد.

آنچه طبق نظریه نسبیت دچار انحنا می شود، موجودی چهار بعدی است به نام : فضا-زمان

درسته ولی یک کم اینجا ظریف کاری داره. خمش فضا واقعاً‌ اتفاق می‌افته ولی زمان! زمان که در واقع جز رویدادهای فیزیکی نیست کمه اتفاق می افتند و ما مدت یا گذر یا گذار یک رویداد رو زمان می‌گیم هم دقیقاً با همین خمش‌ها و اثرات هندسی فضا، الحاق یا پویست می‌خوره. و میشه فضا زمان. به همین دلیل می‌گیم فضا-زمان تخت یا خمیده که به درستی parse اشاره کرد. فکر کردن به نسبیت و توجیه ذهنی اون بسیار ذهن رو باز می‌کنه.
کتاب فضا-زمان تخت و خمیده یا ساده‌تر از اون نظریه‌ی نسبیت چیست و یا سرگذشت فیزیک کتاب بسیار ساده ی جرج گاموف بسیار کمک می‌کنه. البته کتابهای زیادی الان به فارسی داریم.

سلام استاد!

ولی من متوجه نشدم!! همیشه تصور من این بوده و نمی توانم درک کنم که فضا خمیده شود. چون همان

مشکل همیشگی پیش میاد. همیشه وقتی در مورد انحنای فضا-زمان توضیح می دهیم و مثال معروف تشک

فنری را می زنیم، اولین سوالی که مطرح می شود این است که اگر گلوله کوچک (همان زمین) بر روی تشک

قرار نداشته باشد و مثلا در بالای آن باشد، وضعیت چگونه خواهد شد و ما هم بارها گفته ایم که این مثال دو

بعدی است که در راستای سوم خم شده. اما فضا-زمانی که ما ادعای خمش آن را داریم، 4بعدی است. پس

بالا و پایین و زیر و رو بی معنی است. اما درک خمش فضا به نظر من از درک خمش فضا-زمان سخت تر است.

سلام Parse
منظور از زمان چیزی جز تغییرات آنی نیست. ما واحدی قائل شدیم برای تغییرات به نام زمان. و استدلال کردیم که بنا به دلایلی زمان باید کمیت فیزیکی به حساب بیاد. منتهی! وقتی صحبت از خمش کردیم باید این رو بدونیم که مهم نیست این خمش در چند بُعد باشه. تصورش در 3 بعد فضایی یا 4 بعُد فضایی واقعاً آسون نیست. ساعت ما در عالم از رصدهای ما بدست میاد. ساعت کیهانی. فعلاً موفق‌ترین نظریه در ایمن زمینه انفجار بزرگ و مدل تورم بوده. ولی من اینجا وارد این بحث نمی‌شم.
برگردیم به خمش فضا. این مهم نیست که زمین در مجا باشه مهم اینه که فضا به شکل عجیبی در 4 بُعد خمیده میشه. ما نمی‌تونیم این خمش رو احساس کنیم. اینجا مثال معروف کتاب جالب هندسه، نسبیت و بُعد چهارم پیش‌میاد. تصور ابعاد بالاتر برای درک این خمش در جهانی که زندگی می‌کنیم،‌می‌تونه به این صورت باشه که ما موجود 2 بعدی هستیم حالا فکر کن چطور باید 3 بعد رو در نظر می‌گرفتیم. حتماً‌ با مثال معروف تخت آباد آشنا هستی. موجودی دو بعدی روی صفحه حالا اگر یک کره یا هر جرم هندسی از اون صفحه عبور کنه ما چی می‌بینم. کمی که بهش فکر کنی متوجه می‌شی باید چطور تصور کرد و یا فهمید که تصورش مشکله.
فضا خمیده میشه. ولی اینکه ما می‌گیم باید فضا-زمان با هم باشند مفهوم فیزیکیه که در معادلات باهاشون سرو کار داریم. اگر معادله‌ی هندسی-نسبیتی نسبیت عام رو ببینی،‌ متوجه می‌شی که وجود زمان همراه با عامل سرعت نور الزامیه. و اما دو مثال از هر دو نمونه‌ای که گفتم:
1. خمش فضا:‌ لنزهای گرانشی!‌ اجرام سنگین در عالم با خمشی که در مسیر نور اجرام پشت خودشون نسبت به خط دید ما ایجاد می کنند، مثل یک عدسی عمل می کنند. ما می‌تونیم بفهمیم که اثر انتقال به سرخ گرانشی در نسبیت واقعاً اتفاق می‌افته یا نه؟
2. خمش فض-زمان:‌ بررسی هندسه‌ی فضا. سیاه‌چاله‌ها- انفجار بزرگ. در اینها ما با زمان بسیار سروکار داریم.
ولی تأکید کنم در همه‌ی موارد زمان وجود داره، منتهی اگر بخواهیم فقط مثالی از پدیده‌ای فیزیکی زده باشیم این‌طور می‌تونیم تصور کنیم. نجوم و اخترفیزیک پُر از مثالهای عینی و شهودی نسبیته. آزمایشهای زیادی رو نسبیت با موفقیت پشت سر گذاشته. فقط یک پیش‌بینی تا الان نیاز به کا ربیشتری داره. موج گرانشی که تا الان دانشمندان نه تونستن ایجادش کنند نه آشکار سازی اش کنند. علت در فناوری لازمه که ما به کار می‌بریم.
در فیزیک نسبیتی می‌گیم که هر پدیده ای اتفاق می‌افته باید زمان در اون دخیل باسه چون انتقال یا جابه‌جایی داده ها به ما یا اصلاً خود رویداد مستلزم گذشت زمانه.
و بگذار حالا که به چند نکته اشاره کردم به یک سؤال بزرگ هم اشاره کنم: چرا گرانش با وجودیکه ضعیف‌ترین نیروی طبیعته و بلند برد به حساب میاد تقریبا به‌صورت آنی عمل می‌کنه! این سؤال جالبیه که در گرانش دانشمندان به دنبال اون هستند.

سلام!

باید بگم اتفاق جالبی در حال افتادن هست و اون اینکه تمام تصورات من داره یکجا دگرگون می شه!!

ولی یک چیزی رو بگم، بین خودمون بمونه :wink: هر وقت درمورد لنز گرانشی یا جابجایی ستاره ها در

خورشید گرفتکی صحبت می کردیم، به همین دلیلی که فرمودید، من دچار گیجی مفرطی می شدم و

اون اینکه جابجایی ستاره ها و یا لنز گرانشی که باعث جمع شدن نور و یا دفورمه شدن جرم پشتی

می شه و یا کمان اینشتین نمی تونه هیچ ربطی به زمان داشته باشه. درسته که زمان وجود داره، ولی

چرا باید روی مکان ستاره ها در زمان کسوف برای ناظر تاثیر بگذاره! پس باید تنها مکان این وسط انحنا پیدا

کنه. ولی خودم رو اینجوری دلداری می دادم که این نسبیته و تو نمی فهمی!!

ولی با این بحثهایی که شد، جالبه که بگم بیشتر نمیفهمم!! یا به عبارتی اصلا نمی تونم درک کنم. چون

اون موقع می گفتیم فضا-زمان خم می شه. غضا-زمان 4بعدی رو که نمی تونیم درک کنیم. پس انحنای اون

هم خیلی مشکلی ایجاد نمی کنه. اما اینجا قضیه سخت تر میشه. من جریان تصور موجود دوبعدی از سه

بعد و تصویر دوبعدی شکل سه بعدی و ناتوانی ما از درک 4 بعدی رو کاملا واقفم. اما باز هم خمش فضا رو

نمی فهمم. تصور من همیشه این بود که خمش فضا-زمان یک تصویر یا ترفند ریاضی هست و نه فیزیکی

که ما اون رو به صورت گرانش می بینیم. اما خمش فضا دیگه .......

و اما:

و بگذار حالا که به چند نکته اشاره کردم به یک سؤال بزرگ هم اشاره کنم: چرا گرانش با وجودیکه ضعیف‌ترین نیروی طبیعته و بلند برد به حساب میاد تقریبا به‌صورت آنی عمل می‌کنه! این سؤال جالبیه که در گرانش دانشمندان به دنبال اون هستند.

طبق اون چیزی که من میدونستم، اینکه گرانش آنی عمل نمی کنه، پذیرفته شده یا میشه گفت اثبات شده.

البته اثبات شدنش رو مطمئن نیستم ونبودم.

دربار‌ه‌ی سرعت گرانش درسته اشاره‌ای که کردین. حرفم رو تصحیح می‌کنم. اینهم لینک برای دوستانی که اطلاعات عمومی در این مورد می‌خوان داشته باشند.
http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitatio ... e_dilation
منتهی در این لینک دوستان مطالبی رو می‌خونن که کمی نیاز به شرح داره. چون فقط سرعت عمل گرانش مطرح نیست.

http://www.nytimes.com/2003/01/08/us/ei ... ocity.html
اینهم لینک خبری که 2003 همین‌طوری دریانباره چاپ شده بود. توضیح لازم داره. بعد از مطالعه اگر سؤالی درباره‌ی مسائل تکنیکی اش پیش اومد جواب می‌دم.
سرعت عمل گرانش برابر سرعت نوره تقریبا. و البته بگم این رو که در ذرات بنیادی به دنبال ذره‌ای به نام گراویتون هستند تا این مسأله‌ی انتقال اثر گرانش قابل توجیه باشه. و موج گرانشی که هنوز ثابت هم نشده که هست و به عنوان یک مدل فیزیکی دچار مشکلاتی هست و ما هم نمی‌تونیم با فناوری کنونی آشکار سازی اش کنیم باعث میشه که شبهاتی وجود داشته باشه که منظور من از جواب قبلی همین بود. ولی رصدها همون سرعت نور رو نشون میدن. یعنی تأخیر زمانی وجود داره.

و اما درباره‌ی هندسه‌ی فضا-زمان، بله فکر در مورد هندسه کمی اول همه رو دچار مشکل می‌کنه. این نوع مباحث اول در توپولوژی در هندسه‌ی فضایی مورد بحث قرار می‌گیره. فکر کنم دریان باره یک کتاب به زبان ساده هست (توپولوژی).
سنگ بنای نسبیت هندسه است. جمله‌ی معروف معادله‌ی نسبیت عام به این صورته که یک طرف جمله هندسه‌ی فضا-زمانه و طرف دیگه جملات و کمیتهای فیزیکی. ولی در نهایت همه چیز فیزیکیه.
اگر شما روی یک سطح تخت از دید ناظر بیرونی باشید و یا روی یک فضای خمیده، چون خودتان روی سطح قرار دارید متوجه نمی‌شوید فضا دقیقاً به چه صورتی است. همه چیز تخت به نظر می‌اید. ولی اصلا این طور نیست!!
این بحث خیلی جالبه. به نظرم در عنوان ستاره‌ی نوترونی بهش نپردازیم بهتره. می‌تونیم یک لینک جدید براش درست کنیم به نام هندسه‌ی فضا-زمان. من این کار رو انجام میدم تا آن لاین هستم.

[/quote]