زمين در يك چاله چرخان قرار گرفته است

همشهری9/9/84

در جست وجوي خميدگي فضا ـ زمان فضاپيماي كاوشگر گرانش B تمام اطلاعات مورد نياز فيزيك دانان براي آزمايش پيشگويي عجيب نظريه نسبيت عام اينشتين را جمع آوري كرده است گروه دانش و فناوري:

آزمايش فيزيكي مشتركي بين سازمان فضايي آمريكا (ناسا) و دانشگاه استنفورد، به نام كاوشگر گرانش (Gravity Probe B) اخيرا به نخستين نتايج رسيده است. اكنون اولين سال جمع آوري اطلاعات اين ماهواره در مدار زمين به پايان رسيده است. نتايج ، كه تجزيه و تحليل آن ها يك سال ديگر طول خواهد كشيد، قرار است شكل انحناي فضا ـ زمان را در نزديكي زمين مشخص كند.زمان و فضا ـ طبق نظريه نسبيت اينشتين ـ به يكديگر بافته شده اند و ساختار تار و پودي چهاربعدي اي به نام فضا ـ زمان را به وجود آورده اند. اجرام، اين ساختار را به شكل يك گودي درمي آورند. مانند گوي سنگيني كه وسط يك تشك بادي افتاده باشد. هر چند كه چنين خميدگي هاي فضا ـ زمان را اغلب در محيط اطراف اجرام بسيار پرجرم و فشرده اي مانند سياهچاله ها، ستاره هاي نوتروني، و كوتوله هاي سفيد سراغ داريم، اما اگر با دقت كافي محيط اطراف اجرام بسيار كم جرم تري مانند زمين را نيز بررسي كنيم، خميدگي فضا ـ زمان ناشي از جرم زمين را مي توانيم ببينيم. طبق نظريه نسبيت عام اينشتين، حركت اجسام در ساختار تار و پودي فضا ـ زمان صورت مي گيرد. يعني جسم در حال حركت، تابع شكل فضا ـ زماني است كه در آن است. بر اساس اين نظريه، گرانش باعث تغيير شكل ساختار فضا ـ زمان مي شود و در نتيجه حركت جسم نيز بر اثر ميدان گرانشي تغيير مي كند. مي توان گفت كه به زبان اينشتين، گرانش، حركت اجسام در مسير خميدگي ساختار فضا ـ زمان در اطراف جسم پرجرم است. يعني وقتي زمين در مداري به دور خورشيد در گردش است، از ديد نسبيتي به دليل انحنايفضا ـ زمان اطراف خورشيد در اين مسير هدايت مي شود. اما نكته جالب اين جاست كه چون زمين در حال چرخش به دور خود است، اين خميدگي نيز بايد همراه با زمين بچرخد. زمين با پيچ و تاب دادن ساختار فضا ـ زمان به دور خود به آرامي آن را به صورت يك ساختار چرخشي چهار بعدي درمي آورد. اين همان چيزي است كه ماهواره كاوشگر گرانش(GP-B) براي آزمايش آن به فضا فرستاده شده است.اين آزمايش براساس فكر بسيار ساده اي انجام مي شود: يك ژيروسكوپ (گردش نما) در حال چرخش در مداري در نزديكي زمين قرار مي دهند، در حالي كه محور چرخش آن به سمت يك ستاره بسيار دور ـ در نقش يك مرجع ثابت و بدون حركت ـ نشانه رفته است. بدون وجود نيروهاي خارجي، محور ژيروسكوپ بايد تا ابد به سمت همان ستاره ثابت بماند. ولي چون فضا ـ زمان در نزديكي زمين خميده است، جهت محور ژيروسكوپ به مرور زمان تغيير مي كند. با اندازه گيري بسيار دقيق تغييرات جهت محور ژيروسكوپ نسبت به ستاره، مي توان ميزان خميدگي فضا ـ زمان را در نزديكي زمين اندازه گرفت.اما در عمل اين آزمايش بسيار دشوار است. 4 ژيروسكوپي كه در GP-B كار گذاشته شده اند، كامل ترين كره هايي هستند كه تا به حال به دست بشر ساخته شده اند. اين كره ها كه هر كدام به اندازه يك توپ پينگ پونگ اند (به قطر حدود 4 سانتي متر)، از جنس سيليكون و كوارتز هستند. اگر ژيروسكوپ ها كاملا كروي نبودند، محور چرخش آن ها حتي بدون اثرات نسبيتي ، تغيير مي كرد.طبق محاسبات فضا ـ زمان انحنا پيدا كرده در نزديكي زمين، باعث مي شود تا محور ژيروسكوپ در طول يك سال به اندازه 041/0 ثانــيه قـــوسي جابه جا شود. براي اندازه گيري دقيق اين زاويه، كاوشگر گرانش B به دقت سنجش فوق العاده 0005/0 ثانيه قوس نياز دارد. اين عمل مانند آن است كه بخواهيم قطر يك ورق كاغذ را از فاصله 150 كيلومتري اندازه بگيريم. فناوري هاي كاملا جديدي براي اين اندازه گيري اختراع شده است. ماهواره كاوشگر گرانش را كاملا كبدون لرزش» ساخته اند تا در هنگام حركت ماهواره در لايه هاي بالايي جو به ژيروسكوپ ها لرزشي وارد نشود. در مرحله بعدي آن ها بايد اطلاعات گرفته شده را به طور دقيق و كامل بررسي كنند. اين كار در سه مرحله انجام مي گيرد: در مرحله اول اطلاعات را به صورت روز به روز بررسي مي كنند تا بي نظمي هاي موجود در آن ها را بيابند. سپس اطلاعات را به صورت ماه به ماه درمي آورند و در نهايت آن ها را به صورت يك مجموعه كامل به دست آمده در طول يك سال، تحليل مي كنند. بدين ترتيب دانشمندان ايرادات موجود در اطلاعات را كه از طريق يك روش تجزيه و تحليل ساده نمي توان پيدا كرد، مي يابند.اگر كاوشگر گرانش بتواند به طور دقيق چاله فضا ـ زماني را كه انتظار مي رود مشخص كند، بدين معني است كه بر اساس باور عمومي فيزيك دانان نظريه اينشتين حقيقت داشته است، ولي اگر اين گونه نشود، چه اتفاقي رخ خواهد داد؟ شايد ايرادي در نظريه نسبيت عام اينشتين يافته شود. اختلاف

كوچكي كه ظهور انقلابي بزرگ را در فيزيك عصر جديد اعلام خواهد كرد.منبع : Nojum.ir