‍ #دستگاه_مرجع و #دستگاه_مرجع_لخت
#جرم_لخت و #جرم_گرانشی
#اصل_هم‌ارزی
#پارت_اول

▪دستگاه مرجع يعني محورهاي مختصاتي كه حركت جسم نسبت به آنها سنجيده مي شود. يعني ناظر روي مركز اين چهارچوب مختصات نشسته و حركت جسم را نگاه ميكند.

▪دستگاه مرجع لخت یعنی مرجعی که شتاب نداشته باشد (سرعت حرکت دستگاه مختصات ثابت باشد) از آنجا که حرکت نسبی است، یکی از مشکلات در فیزیک انتخاب مرجع لخت است.

به تعریف دیگر: دستگاههاي مرجعي كه در آنها قانون اول نيوتن مشاهده ميشود، دستگاههاي مرجع #اينرسيال يا لخت ناميده مي شوند.

▪ شما باید دستگاه مختصات خود را روی یک جسم بدون شتاب ببندید. مثلاً روی زمین و شاید فکر کنید که زمین لخت است اما زمین یک حرکت شتابدار بدور خورشید دارد به بیان دیگر زمین دارای سرعت #ثابت نبوده زیرا دارای #حرکت_وضعی است (از جمله آزمایشهایی که اثر چرخش زمین را نشان میدهند #آونگ_فوکو است ) برای مسئله هایی که روی زمین حل میشوند میتوان این فرض غلط را قبول کرد که زمین لخت است که البته لطمه کوچکی به دقت مسئله وارد میکند. یعنی مسئله به مقدار خیلی کمی غلط شده اما به مقدار زیادی آسان تونستیم حلش کنیم .

اما در آزمايش هاي دقيق تر و يا بيرون از سطح زمين اين فرض معتبر نيست. در چنين آزمايشهايي خورشيد يا يك ستاره به عنوان مرجع لخت در نظرگرفته مي شوند كه البته باز هم اين يك انتخاب اساسي نيست چون خورشيد همراه منظومه شمسي در داخل كهكشان حركت مي كند. اين ملاحظات نیز تصحیحات کوچکی به مسئله وارد میکند که بسته به دقتی که مسئله را میخواهیم حل کنیم میتوان از آنها چشم پوشی کرد.در جهان دستگاه مرجع لخت نداریم! اما در مواقع نیاز میتوان از ستاره های خیلی دور بعنوان دستگاه لخت استفاده کرد و در واقع این دقیق ترین و بهترین انتخاب است.

توضیح: فیزیک نیوتن در دستگاههای غیر لخت دچار لغزش و انحطاط میشود اما قوانین نسبیت عام در تمام دستگاههای مختصات برقرار است.

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

واضح‌ترین تصاویر از بزرگترین #دره در #مریخ

مدارگرد شناسایی مریخ (MRO) تصاویر جدیدی از دره مارینر در سطح مریخ ثبت کرده که عظمت آن را با جزئیات بالا نشان می‌دهند.
درهٔ مارینر (Valles Marineris) در مریخ ده برابر طولانی‌تر و سه برابر عمیق‌تر از دره «گرند کنیون» (Grand Canyon) بوده و بزرگ‌ترین دره شناخته شده در منظومه شمسی به شمار می‌رود. طول این دره بیش از ۴ هزار کیلومتر یعنی تقریباً برابر با طول ایالات متحده بوده و نزدیک به یک چهارم سطح سیاره سرخ را پوشانده است.

بیش از پنج میلیون سال قبل گرند کنیون در قسمتی از قاره آمریکا که امروزه ایالت آریزونا نام گرفته به تدریج به خاطر جریان آب در رودخانه کلرادو شکل گرفت. محققان می‌گویند در گذشته بسیار دور در سطح مریخ نیز آب به شکل مایع جریان داشته که در به وجود آمدن دره مارینر نقش داشته است. البته به گفته آنها آب به تنهایی نمی‌توانسته چنین دره عمیق و طولانی را بوجود آورد و عوامل دیگری نیز دخیل بوده‌اند.

به گفته محققان میلیاردها سال قبل فوران آتشفشان‌های مریخ در منطقه‌ای به نام Tharsis که مارینر امروزه در آنجا قرار گرفته سطح سیاره را شخم زد و پس از نشست مواد مذاب دره شکل گرفت. در طول هزاران سال و به خاطر رانش زمین، جریان یافتن مواد مذاب و آب، دره مارینر به شکلی که امروزه می‌بینیم درآمده است.

فوریه سال جاری میلادی مریخ نورد استقامت طی سفری ۷ ماهه، پس از ماهواره‌های چین و امارات به مریخ می‌رسند. محققان امیدوارند به کمک این سه فضاپیما اطلاعات تازه‌ای از سطح مریخ از جمله دره مارینر بدست بیاورند.


https://www.space.com/mars-deepest-canyon-in-solar-system

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

در پروانه های مونارچ و چند مورد دیگر ، رنگ طلایی gold با اتصال یک رنگدانه کاروتنوئید و یک ساختار کوپلینگ مانند ایجاد می شود که طیف نوری را منعکس می کند. سایر حشرات از یک ساختار چند لایه به نام METAL برای انعکاس طیف گسترده ای از طول موج ها برای ایجاد رنگ خیره کننده استفاده می کنند.
پرسشی که پیش میاد این است که چرا این کار را می کنند؟

https://askentomologists.com/2016/12/08/striking-gold/

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

دسته بندی ذرات بنیادین بر اساس نیرو های بنیادین

همانطور که می بینید تا کنون برای گرانش ، پارتیکلی شناسایی نشده است .

هیگز بعنوان واحد سازنده #فضا_زمان و عامل تعیین کننده جرم و درجه آزادی دیگر ذرات در نظر گرفته شده است .

بر طبق نسبیت عام گرانش به دلیل چین خوردگی فضا-زمان در نظر گرفته می شود. اما اینکه چه ذره ای باعث تعامل ماده با فضا-زمان می شود هنوز مورد بحث و گفتگو است.

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

مدل استاندارد

از کوارک ها که ماده matter را می سازند.

لپتون ها که شامل الکترون و نوترینو و تاو و... هستند.

بوزون ها که حامل نیروهای بنیادین هستند.

▪سه بوزون ،دو بوزون مثبت و منفی w و یک بوزون z برای هسته ای ضعیف

▪بوزون فوتون برای الکترومغناطیس

▪بوزون گلوئون برای هسته ای قوی

°نیروی چهارم بنیادین ، گرانش هیچ نماینده ای در مدل استاندارد ندارد.
"گرانش در مقیاس کوانتومی هنوز توصیفی نداشته و در نسبیت عام نیرو در نظر گرفته نشده و بعنوان خاصیت فضا-زمان در نظر گرفته می شود.

و بوزون هیگز که که سازنده فضا-زمان بوده و درجه آزادی و جرم دیگر ذرات را تعیین می کند.


آیا این مدل کامل است؟ و تمام ذرات در این مدل وجود دارند؟

مدل استاندارد چه کاستی هایی دارد؟

بررسی به زودی..‌
#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

🎥 آموزش شماره 4 مکانیک کوانتوم

"مروری بر آمار و احتمالات"
🎥 مکانیک کوانتومی چیست ؟


#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

▪تصویر بالا اتم هیدروژن است .

اوربیتال‌های اتم هیدروژن در سطوح مختلف انرژی. نواحی روشن‌تر، نواحی هستند که در هر لحظه از زمان، احتمال یافتن الکترون در آن نواحی بیشتر است

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

‍ "چرا سیب از درخت می‌افتد؟"

#پارت_اول
#کوانتوم_مکانیک



 آیا فکر می‌کنید که جواب را می‌دانید؟ اولین جواب شما به احتمال زیاد جاذبه یا گرانش است. خب درست. اما گرانش چیست؟ گفتن اینکه سیب می‌افتد چون گرانش وجود دارد، جوابی بسیار مختصر است. بلی، گرانش وجود دارد اما دقیقا چطوری سیب را می‌کشد؟ این نیروی کشش چیست؟ خب بگذارید تا خیالتان را راحت کنیم و بگوییم که اساسا چیزی به به اسم نیروی گرانش وجود خارجی ندارد. خیر، صفحه را نبندید، گرانش وجود دارد، اما نیرویی در کار نیست.

تفکر نادرستی که نسبت به گرانش وجود دارد آن را با نیروهایی مانند نیروی الکترومغناطیس که یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند مقایسه می‌کنند. برای درک درست اینکه گرانش چیست باید خود را مجبور کنید تا جهان را جوری دیگر ببینید.

خب سیب چرا از درخت می‌افتد؟ این سوالی بود که احتمالا ذهن بسیاری را در طول تاریخ به خود مشغول ساخته ولی تنها آیزاک نیوتن حوصله پرداختن به این اتفاق روزمره را داشت و هم اکنون بسیاری نیوتن را کاشف جاذبه می‌دانند. ولی این ادعا کمی مشکل دارد. گرچه نیوتن نخستین کسی بود که توانست جاذبه را محاسبه کند و با تکیه بر روابط ریاضی بتواند حرکت اجرام مختلف را در فضا پیش‌بینی کند، اما قادر به توضیح چیستی گرانش نبود. او گرانش را نیروی کنش از فاصله « Force acting at a distance» نامید. یعنی نیرویی که از فاصله اثر می‌گذارد. نیوتن قادر نبود تا فرای ریاضیات، ماهیت گرانش را توضیح دهد و از همین رو آن را خصلت ذاتی اجسام می‌دانست.
یعنی هر جسمی یا هر جرمی، دارای نیرویی است که دیگر اجرام و اجسام را به خود جذب می‌کند. البته این مانعی برای محاسبه حرکت اجسام و حل مشکلات روزمره نبود. اکثر نیازهای مهندسی آن زمان با نبوغ نیوتن پاسخ داده می‌شد. اما وقتی که لازم بود تا حرکت اجرام آسمانی بزرگ‌تر و دور از زمین پیش‌بینی شود، پای این محاسبات کمی می‌لنگید. این ناشی از عدم درک چیستی گرانش بود. اینکه چرا و چه گونه دو جسم همدیگر را می‌ربایند پاشنه آشیل نیوتن بود. برای سالیان طولانی این سوال در ذهن کسی نقش نبسته بود و اگر هم بود، شاید در توضیح آن می‌ماندند. چه بسا که پاسخ در چنگ زمان است.

این آلبرت اینشتین بود که توانست با درک ماهیت فضا و زمان به چیستی گرانش برسد. برای سادگی به جزئیات چگونگی  آن نمی‌پردازیم. از این نقطه به بعد باید درک پیشین خود از جهان را کنار گذاشته و آماده دید نوینی باشید.
چیزی که اینشتین به آن پی برد این بود که گرانش نیروی جادویی که نیوتن می‌پنداشت نبود. "اصلا گرانش نیرو نبود بلکه صرفا عارضه‌ی جانبی خم شدن بافت فضا-زمان است!" 

برای درک بهتر باید متوجه باشید که فضا بافت دارد که می‌تواند مانند یک خمیر نان کوچک و بزرگ شود. بله، بافت فضا مانند سطح یک پارچه کشی است که قابلیت تغیر شکل را دارد. اما چطور؟ خب این تغییر شکل یا به اصطلاح distortion تحت تاثیر جرم ماده اتفاق می‌افتد. هرجای کیهان ما که جرمی وجود داشته باشد می‌تواند بافت فضا را (عرض، طول، ارتفاع) را خمیده کند.

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

🆎 خطای ادراکی ( خطای دید)

دو دایره چرخان ثابت بنظر می‌رسند در جهت پیکانها حرکت می‌کنند.
The circles appear to be moving in the directions the arrows are pointing to
boredpanda.com/rotating-circles-optical-illusion

پیوست را ببینید

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

‍ "چرا سیب از درخت می‌افتد؟"

#پارت_دوم
#کوانتوم_مکانیک



به این عکس دقت کنید. خورشید و زمین هر دو بر روی بافت فضا قرار دارند. (در اینجا ما سه بعد فضا را به دو بعد، یعنی به یک سطح، کاهش دادیم تا درک آن آسان‌تر شود). این دو جسم چون دارای جرم هستند، یعنی اتم دارند، باعث می شوند که بافت فضا از حالت معمولی خود خارج شده و خمیدگی پیدا کند. این خصلت بافت فضا است که در مقابل هر جرمی واکنش نشان دهد. بله حتی بدن شما و موبایلی که در درست دارید چون جرم دارد بافت فضا را کمی تحریف می‌کند (گرچه این خمیدگی بسیار ناچیز است). خب تا اینجا متوجه شدیم که بافت فضا می‌تواند مانند ژله یا یک پارچه کشی تحت تاثیر جرم تغییر شکل دهد. صبور باشید زیرا در حال نزدیک شدن به سوال اولیه‌مان هستیم.
#مــیدان_هــیگــز

https://t.me/higgs_field/2448

▪مقالات نسبیت عام و خاص انیشتین

https://en.m.wikisource.org/wiki/Relativity:_The_Special_and_General_Theory/Part_I

مقاله نسبیت خاص


https://en.m.wikisource.org/wiki/Relativity:_The_Special_and_General_Theory/Part_II

مقاله نسبیت عام

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

آغاز به کار ...

#آرشیو مقالات علمی

‍ "چرا سیب از درخت می‌افتد؟"

#پارت_سوم
#کوانتوم_مکانیک


حال به تصویر زیر بنگرید . فرض بگیرید این صفحه دو بعدی در اصل بافت(طول، عرض، ارتفاع) فضا است و آن نقطۀ قرمز سیب ماست. سیب ما در حال حرکت در مسیر مستقیم خود است و بدون هیچ مزاحمی(نیروی وارده) در مسیر فضا به حرکت مستقیم خود ادامه می‌دهد. اگر نیرویی به آن وارد نشود از مسیر خود منحرف نمی‌شود(اینرسی). اما بگذارید این سناریو را کمی دست کاری کنیم.

#مــیدان_هــیگــز

https://t.me/higgs_field/2451

‍ #دستگاه_مرجع و #دستگاه_مرجع_لخت
#جرم_لخت و #جرم_گرانشی
#اصل_هم‌ارزی
#پارت_دوم

▪اصل هم ارزی

دو چارچوب مرجع در نظر می‌گیریم. چارچوب مرجع بدون شتاب  S1 که در آن یک میدان گرانشی یکنواخت قرار دارد و چارچوب مرجع S2 که نسبت در یک چارچوب مرجع لخت شتاب یکنواخت دارد و در میدان گرانشی دستگاه مرجع S1 قرار دارد . انیشتین در نظریه نسبیت عام خود نشان داد که این دو چارچوب مرجع لخت از لحاظ فیزیکی دقیقا هم ارز هستند. یعنی آزمایشهایی که در این چارچوب در شرایط یکسان انجام می‌شود نتایج یکسان به دست می‌دهند. این موضوع به #اصل_هم_ارزی معروف است.

▪نگاه اجمالی

نظریه نسبیت انیشتن را در حالت کلی می‌توان به دو قسمت نسبیت عام و نسبیت خاص تقسیم کرد. هر کدام از این قسمتها بر پایه یک سری اصول خاص که به عنوان اصل دو موضوع پذیرفته می‌شوند، استوار است به عنوان مثال نظریه نسبیت خاص بر اساس دو اصل:

• ثابت بودن سرعت نور 
و
• یکسان بودن فرم ریاضی قوانین فیزیکی در کلیه چارچوبهای مرجع استوار است. اما یکی از اصولی که نسبیت عام انیشتین برآن اساس بیان می‌شود، اصل هم ارزی است. 

مثال:
#دستگاه_مرجع

فرض کنید که  در چارچوب مرجع S1 که میدان گرانشی یکنواخت در سطح زمین قرار دارد، در حال سکون هستید. در این حال اگر در اشیایی مانند یک تکه سنگ رها شوند، با شتاب گرانشی یکنواخت زمین (g) سقوط می‌کنند. اشیایی هم که ساکن باشند، مانند فردی که نشسته است، تحت تاثیر نیرویی قراردارند که از کف زمین در خلاف جهت نیروی وزن ، برآنها وارد می‌شود.
#دستگاه_مرجع_لخت
حال چارچوب مرجع لختی را مثال میزنیم اگر شما در آزمایشگاه سربسته‌ای قرار داشته باشید و آن آزمایشگاه با سرعت ثابتی نسبت به زمین حرکت کند، شما با هیچ روشی نمی‌توانید تعیین کنید که سرعت‌تان نسبت به زمین چقدر است. در این بیان از اصل نسبیت، فرض شده‌است که زمین یک چارچوب لخت است (این موضوع دربارهٔ زمین به تقریب صادق است)، همچنین فرض شده‌است که شما نسبت به زمین به نرمی حرکت می‌کنید و آزمایشگاه هیچ لرزش و تکانی ندارد.

بر اساس اصل هم ارزی شرایط دستگاه مرجع(چارچوب S1 ) مشابه شرایط دستگاه مرجع لخت آزمایشگاه در سطح زمین (S2) می‌باشد. اگر شخصی در داخل در هر دو دستگاه جسمی را رها کند، این جسم با شتاب رو به پایین g نسبت به دستگاه حرکت خواهد کرد. در واقع ، چون تمام اجسامی که تحت تاثیر هیچ نیرویی قرار ندارد با سرعت یکنواخت نسبیت به چارچوب مرجع لخت S حرکت می‌کنند، لذا بنظر می‌رسد که چنین اجسامی با شتاب یکسان g نسبت به دستگاه مرجع و دستگاه مرجع لخت سقوط می‌کنند. 

*تذکر مثال بالا در هر دو حالت در شرایط ایده آل فرض شده است‌.


▪فرم ضعیف هم ارزی

در هر نقطه از فضا - زمان یک میدان گرانشی ، می‌توان یک دستگاه مختصات موضعی طوری انتخاب کرد. که در همسایگی کوچکی از آن نقطه ، قوانین حرکت شکل نسبتی داشته باشند. در واقع این فرم بیان دیگری از هم ارزی جرم گرانشی با جرم لختی (جرم M در قانون دوم نیوتن ظاهر می‌شود) می‌باشد. 

▪فرم قوی اصل هم ارزی

در هر نقطه از فضا - زمان یک میدان گرانشی ، می‌توان یک دستگاه مختصات موضعی طوری طوری انتخاب کرد که در همسایگی کوچکی از آن نقطه قوانین طبیعی شکل نسبیتی داشته باشند. در واقع می‌توان گفت که این حالت تعمیم فرم ضعیف است که در حالت کلی توسط انیشتین بیان شد. به عبارت دیگر می‌توان گفت که هیچ آزمایش محلی وجود ندارد که با انجام آن بتوان بین آثار یک میدان گرانشی یکنواخت در یک چارچوب برون شتاب (لخت) و آثار یک چارچوب مرجع شتابدار (نالخت) فرق گذاشت. 

▪نتایج اصل هم ارزی

انیشتین در نسبیت عام خود نشان داد که با توجه به اصل هم ارزی نمی‌توان از شتاب مطلق یک چارچوب مرجع سخن گفت، بلکه فقط می‌توان از شتاب نسبی آن صحبت کرد، درست همان طور که از نظریه نسبیت خاص نتیجه می‌گیریم که کسی نمی‌تواند از سرعت مطلق یک چارچوب مرجع سخن بگوید و فقط صحبت از سرعت نسبی معنی دارد.

#نتیجه_گیری
همچنین از اصل هم ارزی نتیجه می‌گیریم که جرم لختی و جرم گرانشی با هم برابرند. اگر جسمی تحت تاثیر هیچ نیرویی قرار نداشته باشد، جرم لختی آن هر چه باشد با سرعت یکنواخت نسبیت به یک چارچوب مرجع لخت حرکت می‌کند. بنابراین شتاب همه آنها نسبت به چارچوب مرجع شتابدار یکسان خواهد بود. بنابراین از اصل هم ارزی نتیجه می‌گیریم که تمام اجسام در یک میدان گرانشی همگن باید با شتاب یکسان سقوط کنند.


#پایان

"درخت سیب نیوتن"

درخت سیبی که باعث به فکر فرورفتن و کشف قانون جاذبه عمومی توسط نیوتن شد در حیاط خانه مادریش در شهر کوچک گرانتهام (شهرستان لینکلن‌شر ) در کشور انگلستان قرار دارد. از آنجائی که طبق اسناد و مدارک ( دست نوشته ها و نقاشی ها و… )در خانه مادری نیوتن تنها یک درخت سیب موجود بود همان درخت به عنوان درختی که باعث کشف جاذبه شد شناسائی و به نام “درخت جاذبه “ نام گذاری و از سال ۱۸۰۰بشدت از آن مراقبت شد . امروزه خانه مادری نیوتن به عنوان یک مکان توریستی در آمده و همه ساله عده بسیار زیادی از این مکان و درخت سیب که عمری ۴۰۰ ساله داشته و دور آن حصار کشیده اند بازدید می کنند .

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

‍ "چرا سیب از درخت می‌افتد؟"

#پارت_چهارم
#کوانتوم_مکانیک



‍ حال اگر سیب ما در مسیرش به خورشید، که به دلیل جرم زیادش بافت فضا به طور قابل توجه منحرف می‌کند، برسد  به سمت خورشید حرکت می‌کند.
اشتباه نکنید خورشد آن را نمی‌کشد و به سیب هیچ نیرویی وارد نمی‌شود. سیب در حال حرکت در مسیر مستقیم خودش است و مسیرش دیگر مستقیم نیست چون جرم خورشید فضا را خمیده کرده. وقتی که فضا خمیده شود، سیب هم چون در فضا حرکت می‌کند به سمت خودش می‌رود. مانند سیبی که در پیچ روخانه می‌پیچد، نیرویی بر سیب وارد نشده است، اما مسیر رودخانه تغیر کرده و سیب هم به ناچار از آن تبعیت می‌کند.
به همین دلیل است که زمین حول خورشید در مدار است. زمین در حال حرکت در مسیر مستقیم خود بوده ولی جرم خورشید چنان بافت فضا را خم کرده که و به دور خود پیچیده که زمین به دور خورشید می‌چرخد. این اتفاق را گرانش می‌گوییم. گرانش چیزی جز تغییر مسیر اجسام به علت خمیدگی بافت فضا توسط جرم نیست. پس گرانش یک نیرو نیست تغیر هندسۀ بافت فضا است. چیزی به اسم میدان گرانش در واقعیت وجود ندارد، بلکه این محدوده بافت فضا در جوار یک جسم جرم‌دار است که مسیر اجسام را به خود منحرف می‌کند.

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

جرم (Mass) مفهومی بنیادی در فیزیک است که به‌طور شهودی مقاومت جسم در برابر شتاب‌گرفتن در هنگام اعمال نیرو یا قدرت گرانش یک جسم در جذب دیگر اجسام را می‌نمایاند. در حوزه‌های گوناگون فیزیک مانند مکانیک کلاسیک، نسبیت خاص ونسبیت عام تعریف‌های متفاوتی از جرم بیان می‌شود. واژهٔ جِرم از ریشهٔ پارسی است. واحد جرم در دستگاه بین‌المللی یکاها (SI)،کیلوگرم (kg) می‌باشد.
‍ #دستگاه_مرجع و #دستگاه_مرجع_لخت
#جرم_لخت و #جرم_گرانشی
#اصل_هم‌ارزی
پارت اول:
https://t.me/higgs_field/2440

پارت دوم:
https://t.me/higgs_field/2456

‍ "چرا سیب از درخت می‌افتد؟"

#پارت_پنجم
#کوانتوم_مکانیک


چیزی دیگری که باید تصحیح شود این است که در مثال ما مجبور بودیم تا سه بُعد فضا را برای سادگی به دو بُعد کاهش دهیم، ولی باید توجه کرد که فضا سه بعد دارد و اجسام را در بر می‌گیرد، پس وقتی که یک جسم فضا را خم می‌کند از همه طرف فضا را خم می‌کند.

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

‍ ‍ "چرا سیب از درخت می‌افتد؟"

#پارت_ششم
#کوانتوم_مکانیک



در اینجا به آخرین پله‌ی رسیدن به جوابمان هستیم پس خوب دقت کنید. دوستان چیزی که اینشتین در مدل نسبیت عام خود ارائه داد یکپارچگی بافت فضا و زمان بود. زمان پدیده‌ای جدای سه بُعد فضا نیست، بلکه بُعد دیگری است که فقط ما قادر به دیدن و حس کردن آن نیستیم و فقط تاثیر آن را روی ماده می‌بینیم. مغز ما قادر به پردازش گذشته و آینده نیست و فقط می‌تواند برش محدود “اکنون” را درک کند. زمان در کنار سه بُعد دیگر عرض، طول و ارتفاع، چهار بُعد بافت فضا-زمان را تشکیل می دهد. ولی ما نمی‌توانیم هیچ جوره این چهارمین بُعد را به تصویر بکشیم، زیرا در بند سه بُعد فضایی محدودیم. اما شاید بهترین نزدیک‌ترین مثال همان مثال روخانه باشد.
یک رودخانه دارای سه بُعد طول و عرض و ارتفاع (عمق آن) هست و آبی را که در آن می گذرد را بعد زمان فرض می گیریم. حال اگر شما با دستتان سیبی را در آب روخانه نگه دارید سیب نسبت به سه بُعد فضایی دارای سکون است اما نسبت به جریان آب چه؟ خیر، آب (یا همان جریان زمان) بر سیب می‌گذرد و از آن جایی که جریان زمان، امری نسبی است پس می‌شود گفت که سیب در آب هم در حال حرکت است حتی با اینکه شما آن را گرفته‌اید و نسبت به بستر رودخانه سکون دارد.
در واقعیت هم همین امر اتفاق می‌افتد. تمام اجسامی که در سه بُعد فضا سکون دارند و از نظر ما بی‌حرکت‌اند، در بعد زمان در حالت حرکت هستند، ولی ما این حرکت را حس نمی‌کنیم چون مغز ما جسمی سه بُعدی است و مادۀ سه بُعدی نمی‌تواند فرای این سه بُعد را تجسم کند. مانند اینکه شما بخواهید پارچ آبی را درون یک مربع دو بُعدی که بر روی کاغد نقاشی کرده‌اید، جای دهید.
پس زمان یه مفهوم انتزاعی نیست و بُعد دیگری از واقعیت است که بر همه اجسام در حال گذر است حتی اجسامی که در حالت سکون هستند(اگر سیب تا ابد هم تکان نخورد ولی فاسد که می‌شود چون زمان بر آن جریان دارد). خب سیبی که از شاخه‌ی درخت آویزان است با اینکه حرکت فضایی ندارد ولی حرکت زمانی دارد. و از آن جایی که زمان هم بعد دیگری از فضا است، وقتی که مسیر فضایی سیب در اثر وجود جرم خمیده شود، مسیر زمانی آن را خمیده شده (یا به عبارتی زمان بر آن جسم آهسته‌تر می‌گذرد). وقتی که سیب به هر دلیلی از شاخه‌ی درخت رها شود، حرکت زمانی آن به حرکت فضایی هم انتقال می‌یابد. یا در مثال رودخانه ما، وقتی که سیبی را که با دست درون آب بگه داشته‌اید رها کنید، جریان آب(زمان) سیب را در مسیر بستر رودخانه (سه بُعد فضا) حرکت می دهد.
پس بیاییم در اینجا یک جمع‌بندی انجام دهیم. ما بافت فضا-زمان را در کیهان داریم که سه بُعد فضایی و یک بُعد زمانی دارد. این بافت از هم جدا نیست و هرچه سرش بیاید بر هر چهار بعد تاثیر دارد. اگر جرمی در این بافت قرار بگیرد (زمین، خورشید…) این بافت را به سمت خود خمیده می‌کند( مانند وزنه‌ای که روی خمیر نان می‌گذارید). وقتی که بافت فضا-زمان (هر چهار بُعد) خمیده شود مسیر تمام اجسامی که در حال حرکت با شتاب در خط مستقیم هستند هم تغییر می‌کند و به سمت آن جسم می‌روند. حتی اگر جسمی در حالت سکون (فضایی) باشد، با این حال چون در بعد زمان در حرکت است به سمت آن جسم تمایل دارد و به محض اینکه از سکون خارج شود( سیب از شاخه رها شود) به سمت زمین سقوط می‌کند. و بدین صورت سیب از درخت می‌افتد.
در اینجا به پایان توضیح رسیدیم. ممکن است که هنوز دچار سردرگمی و ابهام باشید که طبیعی است. برای درک پدیده گرانش نیاز است تا درک پیشین و سنتی از فضا، زمان، و حرکت را تغییر دهیم که این کمی دشوار است. باید متوجه بود که فضا قابل تغیر شکل است و زمان یک پدیدۀ ثابت نیست بلکه بعد یا مسیری مضافی بر سه بُعد فضا است که آن هم قابل تغییر است. باید درک از حرکت را تغییر دهیم و بدانیم اجسام در حالت سکون در زمان در حرکت‌اند. بخاطر همین میوه‌ها می‌پوسند و آدم‌ها پیر می‌شوند و فلزات زنگ می‌زنند. بله این چیزها ناشی از تغییرات شیمیایی هستند، اما این تغیرات شیمیایی چیزی جز حرکت مولکول‌ها هستند؟ خیر حرکت این مولکول و اتم و ذرات زیر اتمی هستند که باعث تغیر می‌شوند. این تغییر را زمان می‌گوییم. بخاطر همین است که نباید حرکت و فضا را مجزای بحث زمان دانست. همۀ اینها صورت‌های مختلف یک چیز هستند.
امیدواریم که توانسته باشیم بحث گرانش را برای شما باز کنیم، اما برای این کار مجبور بودیم شما را به سفری در عمق فضا-‌زمان ببریم.

نوشتار و ترجمه: فرهاد نامجو، ارشد مطالعات ترجمه دانشگاه شهید باهنر کرمان

A new way to visualize General Relativity
Why gravity is not a force
howstuffworks.com , How does gravity work
What is gravity , space.com

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field