تبلیغات
شگفتی های جهان - شگفتی های جهان و اسرار کائنات
درباره وبلاگ

آرشیو

آخرین پستها

نویسندگان

آمار وبلاگ

Admin Logo
themebox

شگفتی های جهان و اسرار کائنات

بادبان های نوری برای سفر به ستاره ها

باد که بر هر چه بوزد میتواند حرکتش دهد، نور نیز بر هر چه بتابد حرکتش میدهد. این نیرو ناشی از فشار فوتون های نور است که بر هر جسمی که ان را جذب یا بازتاب کند وارد میشود. اما این فشار انقدر ناچیز است که به سختی اجسام را به حدی حرکت میدهد که برای چشم ما قابل تشخیص باشد. اما اگر میزان نور کافی و تابشش دائم و بادبان های نوری به حد کافی بزرگ باشد و زمان کافی در اختیار داشته باشیم، فضاپیمایی که به بادبان نوری مجهز باشد میتواند به سرعتی چنان بالا برسد که سفرهای میان ستاره ای را ممکن میسازد. افزون بر این، با استفاده از بادبان نوری، فضاپیما میتواند بایستد، چند صباحی را دور ستاره پرسه بزند و دوباره به زمین بازگردد و همۀ اینها در مدت زمان عمر ساکنان فضا پیما رخ میدهد.

در اصل، لیزرهای قدرتمند میتوانند به دور ستاره عطارد در مداری بگردند و با استفاده از نور نور فراوان خورشید – به دلیل نزدیکی شان به خورشید – نوز لیزر متصلی را با نیروی اتصالی در حد و اندازه های تِراوات تولید کنند. این پرتوها، سپس جمع میشوند و به شکل یک پرتو واحد به سوی یک عدسی قطعه قطعه در میان مدارهای زحل و اورانوس فرستاده میشود. قطر این عدسی چند صد کیلومتر خواهد بود و از حلقه هایی به ضخامت یک میکرون پر از فیلم پلاستیکی و یک درمیان حلقه های مشابه اما خالی، تشکیل میشود. از انجایی که طول موج این عدسی با طول موج پرتو لیزر یکی است. میتواند پرتو لیزر را تا فاصله ای بیش از 40 سال نوری بفرستد، بدون اینکه نور پراکنده و ضعیف شود.

بادبان نوری از یک فیلم الومینیومی دایره ای تقریباً خمیده با قطر عدسی تشکیل شده که بر روی یک ساختار پشتیبان که از مرکز به بار اصلی متصل است، کشیده میشود. این سیستم بسته به قدرت لیزر، قطر عدسی و جرم کلی بار به اضافه فضاپیمای بادبانی، میتواند ظرف مدت چند سال به سرعتی در حدود نصف سرعت نور برسد و فاصله تا نزدیک ترین همسایۀ ستاره ای مان، الفا قنطورس – یعنی 4 سال نوری – را در عرض 10 تا 15 سال طی کند.

در فاصله نیم سال نوری تا ستاره هدف، زمان ان است که سرعت فضاپیما کم شود. برای این کار، حدود 1.3 از بخش مرکزی بادبان که بادبان قرار ملاقات نام دارد، جدا میشود و به سوی عقب کشیده میشود و 180 درجه میچرخد تا رو به بادبان نوری قرار بگیرد که حالا شبیه حلقه شده است. حالا پرتو نور لیزری که از عدسی میرسد از بادبان حلقه ای به بادبان قرار ملاقات بازتاب میشود و موجب کاهش سرعت و سپس توقف سیستم در نزدیکی ستاره هدف میشود.

پس از گذشت چند سال که ساکنان فضاپیما، داده های لازم را جمع اوری و بررسی کردند، زمانی که وقت بازگشت به خانه فرا برسد، دوباره 1.3 بخش مرکزی بادبان قرار ملاقات جدا میشود و به سوی جلو کشیده میشود تا نور لیزر بازتابیده شده از بخش حلقه مانند باقی مانده از بادبان قرار ملاقات را جمع اوری کند و به فضاپیما به سوی منظومه شمسی شتاب دهد. وقتی فضاپیما حدود 20 سال بعد به منظومه شمسی برسد، به کمک اخرین پرتو لیزر متوقف میشود. به این ترتیب، ساکنان فضا پیما 50 سال را دور از خانه پسری کرده اند، اما از عمرشان 45 سال گذشته است، چرا که بیشتر مسیر را با سرعت 50 درصد سرعت نور طی کرده اند و بنابر نظریه نسبیت انیشتین، زمان برایشان کُند گذشته است. با اینکه شرح اجزای ابتدایی چنین فضاپیمایی که در بالا انجام شد، بسیار شبیه داستان های علمی – تخیلی است، اما حقیقت این است که هیچ فیزیک جدیدی در ان استفاده نشده است. انچه برای ساخت انها نیاز است، فقط بر اوردی به حدی کافی بزرگ از قابلیت های فناوری امروزمان و البته پول، و همیشه پول است.

به گفته دکتر رابرت فوروارد، دانشمند سیستم های پیشرفته پیشران در ازمایشگاه جی-پی-ال:

امکان دارد که تا 20 الی 50 سال اینده، انقلاب صنعتی جدیدی رخ دهد که پس از ان روبوت ها همه کارها را به دست بگیرند و فقط هزینه های عمده مانند انرژی و مواد مصرفی باقی میمانند. مخصوصاً برای ساخت چنین ساختارهای ساده ای همچون جمع کننده های ذرات خورشیدی و عدسی های حلقوی قطعه قطعه، روبوت ها قطعاً مناسب ترند.

کرمچاله و ماشین های زمان

مثل سیاهچاله، کرمچاله نیز یک اکتشاف ریاضی است که در واقع تکینه گی پیش بینی شده از حل معادلات انیشتین است. اما، بر خلاف ساهچاله که وجودش به کمک داده های نجومی حاصل از رصدهای تلسکوپ هابل از هستۀ کهکشان های عظیم اشکار شده است، هیچ شواهدی از وجود کرمچاله ها هنوز بدست نیامده است. بنابر این کرمچاله هنوز جرمی در نظریه هاست که به گفته دکتر کیپ اس تورن؛ فیزیکدان نظریه پرداز که صاحب نظر در مسئله سیاهچاله ها و کرمچاله هاست و کتاب مشهور "سیاهچاله و انحراف زمان" را نوست است: ((… در لحظاتی از زمان خلق میشوند، در مدت کوتاهی باز و سپس فشرده و ناپدید میشوند و کل طول عمرشان از خلقت تا فشردگی انقدر کوتاه است که هیچ انسانی، تابش یا سیگنالی از هیچ نوعی هرگز نمیتواند درون ان، از یک دهان تا دهان دیگرش سفر کند. هر چیزی که این سفر را امتحان کند، در لحظه فشرده شدن گیر میافتد و نابود میشود))

یک کرمچاله دو ورودی به نام دهان دارد که هر کدام محصول تکینه گی اند و در نقاط متفاوتی از فضای خمیده ظاهر میشوند. وقتی هر کدامشان در ابر فضا – فضای خارج از مرزهای شناخته شدۀ کائنات – پیش میروند و یکدیگر را میابند و منهدم میکنند و طی فرایندی به کمک تونلی در ابر فضا به هم متصل میشوند. براساس انحنای فضا، طول این تونل باید فقط یک کیلومتر باشد و وقتی ما در بخشی از فضا وارد یک دهان شویم و از دهان دیگر خارج شده و خود را در نقطه دیگری از کائنات میابیم. چون بر اساس نظریه نسبیت انیشتین، فضا – زمان انحنا دارد، مسیر عادی میان هر دو نقطه ای از فضا در کائنات که دو دهان کرمچاله انجا باز شده است، ممکن است چندین و چندین سال نوری باشد. بنابراین، از نظر نظری،اگر بتوانیم کرمچاله ای را در ابر فضا باز کنیم و ان را به مدت زمان مشخصی باز نگه داریم، میتوانیم بدون گذر زمان به ستاره های داخل کهکشان و فراتر از ان سفر کنیم.

برای به تصویر کشیدن این چشم بندی، تصور کنید که کائنات ما به شکلی دوبعدی است که در فاصله ای به طول 9 سال نوری- از اینجا تا ستاره شباهنگ – حدود 180 درجه خمیده شده است. واضح است که ما نمیتوانیم خمیدگی فضا را درک کنیم، همانطور که وقتی روی زمین راه میرویم، کرویتش را حس نمیکنیم.

برای اینکه در فضای متعارف کائنات به سوی ستاره شباهنگ سفر کنیم، با هر وسیله ای و با نصف سرعت نور، 18 سال طول میکشد. اما، اگر میتوانستیم در ابر فضا یک کرمچاله باز کنیم که یک دهانش نزدیک زمین و دهان دیگرش نزدیک شباهنگ باشد، میتوانستیم مسافت سفر طولانی مان را به مسیر یک کیلومتر درون کرمچاله کاهش دهیم و در عرض چند ثانیه به انجا برسیم.

بنابراین، اگر کرمچاله ها وجود داشته باشند و اگر بتوانیم کرمچاله ای را در ابر فضا باز کنیم و اگر بتوانیم راهی پیدا کنیم که ان را به مدت زمان مشخصی باز نگه داریم، میتوانیم بدون گذر زمان به ستاره های داخل کهکشان و فراتر از ان سفر کنیم – پس همینطور که میبینیم، مسافرت در فضا توسط یک کرمچاله فرضیه بسیار "اگری" است. وانگهی، این نوع مسافرت یعنی که ما حتی پیش از پرتو نور به مقصد میرسیم. بنابراین، وقتی به انجا برسیم، نوری را میبینیم که متعلق به 9 سال پیش زمین است. پس یک کرمچاله میتواند ماشین زمان یا معبری به سوی گذشته نیز باشد.

اسرار هیچ چیز

ایا تا به حال به صورت جدی درباره اینکه "هیچ چیز" دقیقا چیست فکر کرده اید؟ وقتی درباره "هیچ چیز" فکر میکنید، در ذهن و تصورتان چه میبینید؟ اگر "هرچیزی" به ذهن شما برسد، دیگر "هیچ چیز" نیست، چون باید چیزی باشد که ذهن شما را اشغال کند و مغزتان ان را به تصویر بکشد. به بیان دیگر، فقط حرف زدن و فکر کردن درباره "هیچ چیز" سبب خلق شدن چیزی میشود که با "هیچ چیز" مغایر است. ماهیت "هیچ چیز" اثار عمیق و ژرفی بر علوم فیزیک و اخرت شناسی دارد و بسیار با ماهیت زنجیره فضا – زمان و ساختار کائنات نزدیکی دارد.

اگر بگوییم که "هیچ چیز"، خلأ بدون ویژگی است که ان را فضای خالی مینامیم، پس چطور فضای خالی یا "هیچ چیز" ناگهان به فضا که چیزی همچون یک ستاره در ان وجود دارد، تبدیل میشود؟ تنها راه حل این معما نیازمند این است که فاصله و زمان زنجیره هایی قابل تقسیم متوالی باشند، یعنی بتوانیم هر واحدی از فاصله و زمان مثلاً یک سانتی متر و یک ثانیه را بگیریم و به طور متوالی انها را نصف کنیم تا به "هیچ چیز" برسیم.

اگر کمی عمقی تر در این الزامات کندوکاو کنید، درمیابید که چقدر غیرطبیعی و نابهنجار است. ممکن است در نگاه اول به نظر برسد که فرایند تقسیم کردن تا بینهایت برای یک چیز، پس از تعداد نامحدودی تقسیمات، به "هیچ چیز" ختم میشود؛ که به خودی خود تصویری مبهوت کننده است.

اما، با بررسی دقیق تر در میابیم که فرایند تقسیم کردن، چه بی کران و چه کران دار، هرگز به نقطه "هیچ" نمیرسد. چون ما کار را با "چیزی" شروع کردیم و نصف هر "چیزی" همیشه "چیزی" است و هرگز هیچ چیز نیست؛ حتی پس از بی نهایت بار تقسیم کردن. نتیجه واضح این است که فضا و زمان تا بی نهایت قابل تقسیم نیستند، یعنی انها کوانتیزه شده اند. این یعنی که باید مقداری زمان برای فاصله وجود داشته باشد و همه زمانها و فاصله ها در کائنات ضرایبی از این دو مقدارند.

حالا پرسش اصلی این است، این دو مقدار چقدر هستند؟

چرا و چطوری ماهواره ها در مدار می مانند

فرض کنید که در تراس طبقه اول یک برج ایستاده اید که با سطح خیابان 4.9 متر فاصله دارید. اگر شما سکه ای در دست داشته باشید و ان را به ارامی رها کنید، سکه تحت تأثیر گرانش زمین سقوط میکند و شتابی معادل 9.8 متر در ثانیه بر ان وارد میکند. به این حرکت، سقوط ازاد میگویند و زمان لازم برای سکه تا مسیر عمودی را طی کند و درست زیر تراس با زمین برخورد کند یک ثانیه است.

حالا یک سکه دیگر بردارید و به جای رها کردن در مسیر عمودی، ان را با سرعت افقی معادل یک متر در ثانیه پرتاب کنید. این سکه هم درست یک ثانیه بعد با زمین برخورد میکند، اما مسیری منحنی را طی کرده و در جایی یک متر جلوتر از محل سکه اول به زمین میخورد. این به این دلیل است که هنوز گرانش سکه را با همان شتاب قبلی به سمت پایین میکشد و سکه پس از یک ثانیه با زمین برخورد کند. اما در این زمان سکه مجبور است یک متر را هم در مسیر افقی طی کند، چون سرعت اولیه افقی معادل یک متر در ثانیه داشته است.

حالا به طبقه چهارم میرویم که فاصله ان تا زمین خیابان 4.9 × 4 متر است و دوباره به سادگی سکه را رها میکنیم. براساس معادله اول زمان لازم برای سکه تا رسیدن به زمین، 2 ثانیه است. و اگر سکه ای را با سرعت افقی 2 متر بر ثانیه پرتاب کنیم، براساس معادله دوم، فاصله افقی که در مدت 2 ثانیه طی میکند معادل 4 متر خواهد بود و باز هم مسیری منحنی را طی میکند. بنابراین روشن است که هر چه ما در طبقات عمودی بالاتر رویم و سکه را در مسیر افقی و با سرعت اولیه بیشتر و بیشتری پرتاب کنیم، انحنای مسیری که سکه طی میکند و همچنین زمان و فاصله افقی بیشتر و بیشتر میشود.

حال اگر به طبقه ای برویم که فاصله عمودی تراسش تا زمین 160 کیلومتر باشد و سکه را دست کم با سرعت افقی 78 کیلومتر بر ثانیه پرتاب کنیم، انحنای مسیر سکه برابر با انحنای سطح زمین میشود و بنابراین هر چه سکه سقوط میکند، انحنای سطح زمین هم به همان اندازه سقوط میکند. پس سکه هرگز به سطح زمین نمیرسد و همیشه در حالت یکسان سقوط ازاد باقی میماند و در مسیری بیضوی به دور زمین میگردد. اگر سرعت اولیه محاسبه و عمل گردد، مسیر حرکت سکه دایره میشود که در واقع بیضی ای است که اندازه محور بزرگ و کوچکش با هم برابر است.

این چنین است که ماهواره هایی که به ارتفاع 160 کیلومتر از سطح زمین یا بالاتر فرستاده میشوند و سرعت افقی شان 78 کیلومتر در ثانیه یا بیشتر است در مدار ماندگار میشوند. کمی عجیب به نظر میرسد که ماهواره ای بدون این که چیزی ان را هُل دهد همیشه به حرکت خود ادامه دهد، اما در واقع گرانش منبع نیروی ان حرکت است.

یک روش دیگر برخورد با این قضیه این است که بدانیم در مدار، گرانش ماهواره را به سوی مرکز زمین میکشد و در همین حال نیروی گریز از مرکز که بر هر جسم در حرکت در مسیر منحنی وارد میشود، ان را به طرف بالا میکشد. در مدار، این دو نیرو یکدیگر را خنثی میکنند و به همین علت ماهواره ارتفاعش را در هر لحظه حفظ میکند. این حالت شرایط بی وزنی نامیده میشود که به راستی ممکن است موجب اشتباه شود، چون ماهواره هنوز دارای جرم است اما وزنش به دلیل اثر نیروی گریز از مرکز خنثی شده است.



نوشته شده توسط :پوریا جعفری طاهری
1389/08/20-14:57
نظرات() 

http://starlazusky.weebly.com/
1396/05/17 06:49
Hey great website! Does running a blog such as this require
a large amount of work? I've very little expertise in computer programming but I was hoping
to start my own blog in the near future. Anyhow, if you have any suggestions or tips for
new blog owners please share. I understand this is off subject nevertheless I
just had to ask. Kudos!
What causes painful Achilles tendon?
1396/05/13 14:37
If you wish for to grow your knowledge only keep visiting this site
and be updated with the hottest gossip posted here.
Kelsey
1396/05/9 20:19
May I just say what a relief to find a person that genuinely knows what they
are discussing on the internet. You definitely know how to bring an issue to light and make it important.
More and more people should read this and understand this
side of your story. I was surprised that you're not more popular because you certainly possess the gift.
Felicia
1396/02/25 04:10
I used to be able to find good info from your content.
مجید
1395/05/7 05:32
خیلی خوب بود. برای این بی ادب هم یه متن کارتونی بذارید اشتباهی نیاد تو این صفحه و توهین کنه.
1392/11/27 13:35
خیلی بیمزه بود
نازنین
1392/11/27 13:35
خیلی خرید که این چیز های بیمزه را دراینترنت میگزارید
نازنین
1392/11/27 13:34
خیلی خرید که این چیز های بیمزه را دراینترنت میگزارید
1392/11/27 13:33
خیلی بیمزه بود
نازنین
1392/11/27 13:29
محمد مهدی
1391/09/8 16:01
می توانس بهتر باشد
علی اکبر
1391/09/8 16:00
ممنوعم عالی بود
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر