ادرس اینترنتی رصدخانه زرقان        www.rrpzp.blogfa.com

چگالی یا جرم حجمی مخصوص کیهان:

جرم مخصوص متوسط فضا برابر(گرم بر  فضا)  می باشد. اگر کیهان به جای انبساط، منقبض یا بسته شود این میزان چگالی افزایش می یابد و تا جای که مقدار  به بیش از 170.000 برابر جرم مخصوص خورشید خواهد رسید و اگر باز هم افزایش یابد به چگالی بحرانی خود رسیده یعنی به پایان خواهد رسید.

گورستان فضایی یا سیاه چال

انفجار بزرگ:

بعد از انفجار بزرگ ابتدا مصالح اولیه عالم یعنی  به مرور متراکم گشته و مواد و عناصر سنگین امروزی جهان را تشکیل داده است. اول کهکشان ها تشکیل یافته سپس ستارگان و بعد سیارات و سپس اقمارشان در درون آنها تولید یافته اند.

تولد

      وزن مخصوص متوسط جهان      

1- اگر P یا چگالی ثابت بماند وضع جهان به همین منوال ادامه خواهد یافت.

2- اگر P کوچکتر شود جهان روز به روز بازتر شده و رقیق تر خواهد شد.

3- اگر P بزرگتر شود جهان متراکم تر و کوچکتر می شود و به چگالی بحرانی خود خواهد رسید. در این صورت جهان به پایان عمر خود رسیده و بر روی هم فرو خواهد ریخت.

چگالی متوسط فعلی جهان برابر با   

                                    kg  6 جرم         = p

                                              یک تریلیون کیلومتر متر مکعب فضا

حیات در سیارات دیگر:

جهان یعنی تکرار کرات، یعنی کپی یکدیگر، تولد از یکدیگر و شبیه به هم

امکان دارد روزی شرایط زیست از کره زمین رخت بربسته و حیات آن به کره های دیگر منظومه شمسی انتقال خواهد یافت(بعد از مرحله رشته اصلی یا غول قرمز خورشید).

اسیدهای آمینه به پروتین تبدیل می شوند و موجبات پیدایش حیات را در جهان فراهم می سازند.

اول و آخر جهان:

طبق نظریه انبساط هابل کهکشان ها در حدود 57 کیلومتر در ثانیه برای هر مگاپارسک از هم دور می شوند؛

و میزان درجه حرارت جهان به تدریج کم شده تا به صفر مطلق( ) برسد. طبق این نظریه به ازا هر 60 میلیارد سال یکبار سیکل انفجار بزرگ در جهان حادث می شود و یکبار هم جهان به صفر مطلق کلوین در پایان کار خود خواهد رسید. این موضوع را اصل قانون وراثت قدرت گویند. یعنی هر قدرت و نیرویی بعد از طی مراحل گوناگون خود دوباره به اصل اولیه خود عودت داده شده و بازگشت می کند.

مدل های کیهان شناسی

حالت اول: جهان باز و نامحدود:                                                

جهان بدون انحنا و به صورت صاف و یکنواخت است. عمر جهان ابدی است. چگالی جهان همیشه ثابت است. معادله حکمفرماست  جهان:                                                    

معادله جهان مستوی. در این معادله  عدد بوده و  طول، عرض و ارتفاع نقاط مختلف صفحه نسبت به دستگاه مختصات  جهان است.

حالت دوم: جهان دارای انحنای مثبت بوده و شکل آن کره یا بیضی است. کهکشان ها در روی یک سطح منحنی محدب حرکت می کنند. طول عمر این جهان محدود است و جهان بسته است. چگالی مخصوص فضا ابتدا کم شده و در آخر زیاد می شود. اول کهکشان ها از هم دور می شوند تا به نقطه اوج خود برسند (30میلیارد سال دیگر) و از آنجا دوباره به طرف هم جمع می شوند تا چگالی فضا زیاد شده و جهان روی هم فرو ریزد. بعد از گذشت میلیاردها سال انفجار بزرگ دیگری رخ خواهد داد و جهان دیگری آغاز خواهد شد. انیشتین طرفدار این نظریه بود.

نسبیت عام: نور و سیارات همیشه در امتداد کوتاهترین و نزدیکترین مسیر راه خود حرکت می کنند.                                                                         

در این جهان که دایره ای شکل است اگر از نقطه ای به صورت مستقیم حرکت کنیم بعد از میلیاردها سال دوباره به نقطه اول می رسیم.

معادله جهان کروی:                                                                

شعاع کره جهان است.

معادله جهان بیضوی:                                                               

 هرکدام نصف قطر طول و عرض و ارتفاع جهان بیضوی هستند.

حالت سوم: جهان هذلولی                                         

این جهان دارای انحنای منفی است و شکل آن به صورت زین(سهمی یا هذلولی) می باشد. کهکشانها در روی یک سطح به شکل منحنی مقعر حرکت می کنند. طول عمر این جهان ابدی بوده و جهان باز و نامحدود است. انبساط جهان در این حالت دایمی است و چگالی آن روز به روز کمتر می شود. در این جهان کهکشان ها روز به روز از هم دورتر شده و در فضای لایتناهی پیش می روند. در جهان باز و هذلولی اگر از نقطه ای به طور مستقیم حرکت کنیم دیگر به محل اولیه خود برنخواهیم گشت.(نیوتن طرفدار این نظریه بود).

معادله جهان هذلولی:

در هر سه حالت فضا حول محوری به دور خودش گردش می کند. طول عمر و سرنوشت و وضع جهان فقط بستگی به شکل هندسی فضا دارد.

اگر فضا صاف باشد:جهان خیلی با زحمت و اشکال منبسط گشته ولی تا ابد ادامه می دهد.

اگر فضا کروی باشد: انبساط روزی به پایان رسیده و تراکم شروع گشته تا جهان آخر شود.

اگر فضا هذلولی باشد: انبساط ادامه می یابد و کهکشان ها دایم از هم دور شده و عمر جهان ابدی خواهد بود.

معادله ادوین هابل:

هابل با توجه به تمام نظرات فوق چندین منحنی رسم کرده و ضریبی پیدا کرده است به نام پارامتر آهنگ آهستگی جهان و آن را به  نشان داده است. این ضریب بین 0 و 6/1 تغییر می کند.

1- اگر پارامتر : جهان در 20 میلیارد سال پیش متولد شده است.

2- اگر پارامتر : جهان کمتر از 20 میلیارد سال متولد شده است.

3- اگر پارامتر : جهان در 13 میلیارد سال پیش متولد شده است.

4- اگر پارامتر : انفجار بزرگ کمتر از 13 میلیارد سال پیش رخ داده است.

5- اگر پارامتر : جهان در 12 میلیارد سال پیش متولد شده است و انبساط آن پس از 60 میلیارد سال متوقف می شود و بعد از 130 میلیارد سال انفجار بزرگ دیگری رخ می دهد. حدود 30 میلیارد سال دیگر وسعت و مقیاس جهان زیادتر شده و به حداکثر وسعت و مقدار خود می رسد ولی بعد از 60 میلیارد سال این وسعت به حداقل ممکن خود کوچک شده و جهان آخر شده و برای مدتی طولانی از کار خواهد افتاد.

نظریه نیوتن و اینشتین:

نیوتن معتقد بود فضا باز ولی کهکشان ها ساکنند ولی انیشتین می گفت فضا بسته ولی کهکشان ها متحرکند. طبق اصل کیهان شناسی در هر دو صورت بالا جهان فاقد هرگونه لبه و مرز و مرکز بوده و فضا به صورت همگن می باشد. طبق قانون مساحت کپلر شعاع واصل مابین زمین و خورشید در زمان های مساوی سطوح یکسانی را طی می کنند که این خود نشانه تغییر سرعت زمین در طول سال می باشد.

عدد ثابت هابل:

ما اکنون در اواسط عمر جهان قرار گرفته ایم و هرچه از مرکز جهان دورتر شویم کهکشان ها با سرعت بیشتری از هم میگریزند. هابل میزان آهنگ انبساط جهان را اندازه گیری کرد.

میزان انبساط جهان معادل  برای هر  فاصله از ما در فضا می باشد که معادل  برای هر سال نوری فاصله از زمین است.  را انبساط هابلی جهان گویند.

قانون لاوازیه:

اصل بقا ماده: هیچ چیز از عدم به وجود نیامده و هیچ چیز معدوم نمی شود.

فضای 4 بعدی:

در اینجاx طول، y عرض و z ارتفاع نقطه M می باشد. اگر نقطه متحرک M در لحظه dt در فضا به اندازه طول قوس ds تغییر مکان داده و به نقطه  برسد خواهیم داشت:

که مختصات جدید آن به شرح زیر می باشد:

         طول قوس

مختصات و تغییر مکان نقطه M بدون دخالت پارامتر زمان (T) بدون مفهوم است. از این رو مینکوفسکی مختصات نقطه متحرک M را در فضا به صورت 4 بعدی نمایش می دهد.

نمایش  را مختصات هندسی فضایی و نمایش  را مختصات مینکوفسکی می گویند.

انیشتین بعدها پارامتر زمان (T) را به صورت زیر در مختصات 4 بعدی نقطه فضایی متحرک M به حساب آورد. بُعد چهارم هم از جنس طول به دست خواهد آمد.

c سرعت نور، t زمان ساعت زمینی و  عدد موهومی می باشد.

 طول قوس

اگر  به توان 2 برسد جمله چهارم زیر رادیکال که آن هم از جنس طول می باشد همیشه منفی بوده و مرتب از 3 جمله دیگر کم می شود؛ یعنی هر قدر نقطه M از مرکز O فاصله بگیرد باز به سمت آن باز می گردد که نشانه جهان منحنی و فضای بسته اینشتین می باشد(جهان منحنی یا انحنا جهان)

اتساع زمان:

متوقف شدن زمان را در یک سفینه خیالی که با سرعت نور حرکت می کند:

به طور کلی هر چه سرعت زیادتر شود زمان(  در سفینه) کوتاهتر می شود.

نسبیت انیشتین:

کلیه پدیده های جهان(حتی سکون و زمان) نسبی بوده و هیچ چیزی به صورت مطلق در جهان وجود ندارد.

ماهیت فضا مانند همه چیز عالم شبیه ساختمان اتم است اما با مقیاس بسیار بزرگتر. اکثر قوانین منظومه ای با قوانین کوانتومی اتم متشابه هستند.

عالم انیشتین:

1- ادراک انسان از جهان متاثر از ثقل(گرانش- نسبیت عام 1915) و حرکت بسیار سریع(نسبیت خاص 1905) است.

2- مبنای نسبیت عالم گرانش است.

3- مبنای نسبیت خاص، حرکت بسیار سریع است.

4- ظواهر تغییر می کند اما قوانین فیزیک پایدار است.

5- نسبیت . نام بدی برای این نظریه است. اینشتین در نظر داشت آنرا«نظریه پابرجایی(ناوردایی)» بنامد. واقعیات ملموس اغلب غلط اند اما نظریه های صریح به ندرت چنین هستند.

6- شکل ظاهری هسته 87M با مقدار ماده محاسبه شده برای آن متناقض است مگر اینکه در مرکز آن یک سیاه چال وجود داشته باشد.

7- مقدار کل انرژی در عالم هرگز تغییر نمی کند، فقط جابه جا می شود.

8- در هر ثانیه در خورشید 4 میلیون تن ماده تبدیل به نور می شود. چهار میلیون تن در هر ثانیه جرم خود را از دست می دهد. اما این جرم از عالم محو نمی شود زیرا نوری که خورشید در تمام جهات می افشاند خود دارای جرم می باشد.

9- فرمول نسبیت : مقدار جزیی جرم در واقع نمایانگر مقادیر بسیار عظیم انرژی است. این فرمول کوچک راز آفرینش و گردش عالم را بازگو می کند.

10- حرکت بسیار سریع، انرژی ظاهری اشیا را تغییر می دهد- هر جسم نورانی متحرک انرژی جنبشی پخش می کند- نور باید دارای جرم باشد- جرم و انرژی برابرند - ماده انرژی جامد است.

11- انرژی پنهان اجسام عادی بسیار زیاد و برعکس مقدار بسیار زیادی از انرژی دارای جرم بسیار کمی است.

12- تمام اتم های موجود در بدن ما، در ستارگانی که قبل از تکوین خورشید زمین خاموش شده اند، شکل یافته اند.

13- «آهن» با ثبات ترین عنصری است که نمی توان به کمک فرآیند هسته ای از آن انرژی استخراج کرد.

14- «اشعه گاما» پر انرژی می تواند ذرات جدید شبه اتمی تولید کند، یعنی انرژی نور تبدیل به ماده می شود.

15- در برخورد ماده با ضد ماده(انتفا) جریانی از اشعه گاما به وجود می آید که نتیجه عمل آفرینش است. قانون ، قانون آفرینش می باشد.

16- هر جسم در حال سقوط اندکی از انرژی آرمیده را از دست می دهد. گرانش می تواند نور را متوقف و ایجاد سیاه چال کند.

هر جسم در حال سقوط به داخل سیاه چال مقدار زیادی از انرژی آرمیده را از دست می دهد- اضمحلال ستارگان ایجاد ثقل شدید می کند.«انرژی آرمیده آزاد شده در اثر ثقل می تواند مبین وقایع شدید کیهانی باشد».

17- در مرکز کره زمین نیروی گرانش صفر است.

18- هر اتمی، خطی معین به وجود می آورد، درست مانند آثار انگشت؛ و اخترشناس می تواند راجع به ترکیب و موقعیت آن جسم اظهار نظر کند.

19- 1 ثانیه: عبارت است از 9.12.631.770 ارتعاش(9 تریلیون) تشعشع مایکروویو انتشار یافته از اتم های سزیم 133.

20- ساعت ها در ارتفاع زیاد کندتر حرکت می کنند چون در آنجا گرانش ضعیف تر است و زمان به کندی می گذرد.

21- «بنیاد نسبیت عام بر گرانش است».

کسی که در حال سقوط آزاد باشد، نیروی گرانش را احساس نمی کند. سفینه های فضایی در وضعیت سقوط آزاد، بی وزن اند- سقوط زمین در پهنه عالم با سرعت زیاد صورت می گیرد- گرانش بر فضا اثر می گذارد.

22- فضانوردان ناگزیرند برای ممانعت از پخش غیر قابل تحمل ضایعات و زباله ها در اطراف خود از «توالت های مخصوص خلا» استفاده کنند.

23- سرعت سقوط آزاد همه اجسام در خلا برابر استت.

24- گرانش بر عالم حکم می راند؛ نه با زور بلکه با اغوا اعمال می کند.

25- «نور مسیری منحنی را می پیماید». خمیدگیهای فضا و زمان یکدیگر را تقویت و مولد مسیرهای نامریی می شوند که موجب حرکت اجسام بدون نیرو(مانند حرکت ماه در مدار زمین) می شوند.

هر جسم عظیم زمان و فضا را خم می کند و این خمیدگی ها بر حرکت اجسام مجاور آن جسم تاثیر می گذارد.

26- «سیاه چال» سریع ترین و روشن ترین راه پی بردن به نکات اساسی نظریه اینشتین است. همان گونه که طبق معادله  نور دارای جرم است بنابراین سیاه چال نور را می بلعد.

27- «نور دارای جرم است» و ثقل مسیر آن را منحرف می سازد.

انحراف نور، بدین مفهوم است که ثقل فضا را تاب می دهد.

در فضای تابیده اجسام بدون نیرو، حتی الامکان مستقیم حرکت می کنند.

تاثیر ثقل بر نور، جهت زمان را در فضا تعیین می کند.

جسم چرخنده عظیم، فضا را به گرد خود می کشاند.

28- اگر از محتویات مقداری از فضای کاملا تهی، شمارشی به عمل آید سپس تمامی اجسام مورد انتظار از قبیل اتم ها، فوتون ها و ... را از موجودی کم کنیم چیزی در آن فضای تهی باقی می ماند که انرژی قادر به آفرینش آن می باشد.

29- «نور در اثر ثقل، کند می شود».

کند شدن ظاهری نور با کند شدن زمان ارتباط دارد.

خم شدگی نور بدین مفهوم است که ثقل فضا را خم میکند.

اثرات توام بر زمان و فضا خم شدن را دو برابر می کند.

خم شدن و کند شدن نور تحت تاثیر(ثقل) خورشید، قابل اندازه گیری است.

30- قوانین طبیعت در همه جا یکسان حکم می رانند.

31- «اجسام بدون نیرو، در فضای خمیده تا می توانند مستقیم حرکت می کنند».

32- در سرعتی معین هر جسم می تواند بر گرد جسم عظیم طی مدار کند. یک مدار اینشتین به آهستگی به اطراف می چرخد(تغییر مسیر می دهد). گردش(تغییر مسیر) مدارات قابل تشخیص است.

33- خمیدگی نور، نخستین نشان انحنای فضا است. خمش نور ستارگان توسط خورشید بسیار جزیی است. خمش نور خورشید در جو زمین به علت گرانش زمین هنگام طلوع یا غروب«برابر چهار هزارم ثانیه در هر قوس یا ده میلیونیم درجه است».

34- «فضای تابیده با نیرویی موّاج باعث اتساع اجسام می شود».

اینشتین، نوسان های موّاج یا امواج، ثقل را پیش بینی کرد.

امواج ثقل موجب اتساع اجسام در جهات مختلف می شوند.

امواج ثقل، بسیار ضععیف اند. رویدادهای نیرومند کیهانی، باعث پیدایش امواج ثقل می شوند.

اصطکاک موجب کند شدن زمین شده و شبانه روز 24 ساعته ما، در هر 200 میلیون سال یک ساعت طولانی تر می شود.

35- هرگونه نوسان یا تکان ماه باید موجب ایجاد امواج ثقل شود.

36- «اگر در زمین نیروی گرانش قوی تر بود» مدت ها قبل از ظهور انسان در روی زمین، به داخل خورشید پرتاب و متلاشی می شد.

دلیل ضعف امواج ثقل آن است که مرکز ثقل حرکت نمی کند.

37-اصل عدم هایزنبرگ: موقعیت و سرعت یک جسم را نمی توان به طور هم زمان اندازه گرفت.

38- همان گونه که امواج الکترومغناطیسی از ذرات نور یا فوتون ها تشکیل شده اند، امواج گرانشی هم از ذرات کراویتون تشکیل شده اند.

امواج الکتریکی و مغناطیسی عمود بر هم- فضا و زمان هم عمود بر هم.

ذرات ثقل موجب انتقال اثرات ثقل بین کلیه اجسام جرم دار عالم می شوند اما ذرات ثقل خود دارای انرژی هستند و دارای جرم آنها نیز نسبت به عمل سایر ذرات ثقل تاثیر پذیرند.

39- تاثیرات ثقل و شتاب با هم معادلند.

همه اجسام باید با سرعت یکسان سقوط کنند. در یک سفینه شتاب دار نور خمیده می شود. سفینه شتابدار می تواند، سیاه چالی را در پی خود ایجاد کند.

حرکت ماه«اصل برابری اینشتین» را تایید می کند.

40- یک سفینه شتابدار باعث ایجاد توهمی از ثقل کاذب می شود.

41- زمان بیولوژیکی با زمان اتمی همسو است.

دیدار از یک سیاه چال، موجب حفظ جوانی تان می شود.

سفر با سرعت زیاد، موجب حفظ جوانی تان می شود.

نسبیت خاص مبتنی بر سرعت زیاد است.

ذرات ناپایدار، وقتی که به سرعت حرکت کنند دارای عمر بیشتری خواهند بود.

«عملیات ساعت های اتمی نشان می دهد در اساس اتم ها تحت تاثیر ثقل نیرومند در مقایسه با فضای تهی به کندی حرکت می کنند».

در شرایط ثقل نیرومند از سرعت نوسان های مغز کاسته شده و قلب کندتر می زند. در حضور ثقل نیرومند تمامی انرژی تحلیل یافته یا کند می شود. هر چیزی از ثقل متاثر شود از زمان هم تاثیر می پذیرد.

در یک سیاه چال خیالی انسان گذشت زمان را طوری تجربه خواهد کرد که از دیدگاه خودش طبیعی است، اما نسبت به اینجا خیلی کند تر است.

تئوری نسبیت انیشتین:

1- هر جسم گرم منبع تشعشع حرارتی و نورانی است.

2- مقدار تشعشع در هر ثانیه به درجه حرارت مطلق جسم بستگی دارد. اگر درجه حرارت جسم 3 برابر شود شدت تشعشع آن 100 برابر می شود.

3- رنگ نور تشعشع شده با افزایش درجه حرارت تغییر می کند. به طور مثال نور بنفش دارای درجه حرارت 500درجه- سفید 1000درجه است.

4- یک فلز صیقل شده تمام نور دریافتی را منعکس می سازد؛ در حالی که یک جسم سیاه همه نور را جذب می کند و اگر آن را گرم کنیم تشعشع بیشتری نسبت به سایر اجسام دارد.

5- تئوری پلانک:                                   

 انرژی یک کوانتا                 فرکانس نور

 ضریب ثابت پلانک(اِرگ بر ثانیه)        

6- نور یک فلوی کوانتوم انرژی است و در یک طول موج معین همه کوانتوم ها با یکدیگر برابرند. کوانتوم نور، فوتون نام گرفت. هر فوتون دارای مقداری انرژی است که به فرکانس نور بستگی دارد.

7- زمین همچون یکی از میلیاردها اجرام آسمانی دیگر جهان، به راه خود می رود و بار شرمساری مریدان نادان را به دوش می کشد.

8- عقیده و ایمان به یک دنیای واقعی بدون تصورات متافیزیک ضروری است تا بتوان کلیه رشته های علم را در طبیعت به هم پیوند داد.

9- هندسه لوباچوفسکی: مجموع زوایای یک مثلث کوچکتر از 180 درجه است. از یک نقطه خارج یک خط بی نهایت خط می توان به موازات آن رسم کرد.

10- بدون تغیر بودن سرعت نور، نسبت به سرعت این اجسام نیز صادق است و از قانون ترکیب کلاسیک سرعت ها پیروی نمی کند.

11- چنین فضایی که تعیین کننده وضع نقطه، خط، سطح و حجم است را فضای هندسی می گوییم.

12- اگر بتوان فاصله بین دو نقطه از فضا را محاسبه کرد می گوییم این فضا متریک است یا در یک فضای متریک عمل می کند. اما هر فضایی متریک نیست.

13- برای شناخت وضع یک نقطه در فضای یک بعدی، شناخت یک عدد کافی است.(خط یک بعدی)

14- برای مشخص شدن وضع یک نقطه در فضای 2 بعدی از محور مختصات  استفاده می کنیم.

15- هر کمیت فضایی که با تغییر دستگاه مختصات در فضا، ثابت بماند لایتغیر آن فضا در تغییر دستگاه مختصات نامیده می شود.

16- اگر کلیه نقاط فضا از نظر هندسی یکسان باشند و نقاط خاصی در آن وجود نداشته باشد، فضا را همگن گویند.

17- بردار کمیتی است که دارای اندازه، محمل و جهت است و حال آنکه عدد فقط دارای اندازه است:                                                                                

سرعت کمیتی برداری است که برای شناخت کامل آن، نیاز به شناخت سه پارامتر، اندازه، جهت و محمل آن داریم.

18-هندسه اقلیدسی: از یک نقطه خارج یک خط فقط یک خط می توان به موازات آن رسم کردو با این اصل ثابت می شود که مجموع زوایای یک مثلث 180 درجه است.

19- هندسه لوباچفسکی: از یک نقطه خارج یک خط می توان بی نهایت خط رسم کرد که آن را قطع نکنند= مجموع زوایای یک مثلث کوچکتر از دو قائمه است.

20- هندسه ریمن: از یک نقطه خارج یک خط، هیچ خطی نمی توان به موازات آن رسم کرد= مجموع زوایای یک مثلث بزرگتر از 180 درجه است.

در فضا مجموع زوایای یک مثلث بزرگتر از 180 درجه است.

21- خطوط واقع بر سطح کره یا قیف که حداقل فاصله بین دو نقطه را می دهند، خطوط ژئودزیک نام دارند.

22- تانسورمتریک:تانسور یک موجود هندسی است که می تواند تعداد محدود یا نامحدود مولفه داشته باشد و در محاسبات آن نیاز به دستگاه مختصات نیست. تانسور ابتدا در تئوری نسبیت به کار رفت. کمیت هایی وجود دارند که در فضا و دستگاه مختصات دو بعدی با 4 عدد و بیشتر مشخص می شوند، این کمیت ها را تانسور می گویند.

23- در گردش بردار در مسیر بسته و در هندسه اقلیدسی زاویه انحراف بردار صفر است.

24- بردار با عدد مشخص می شود اما در یک فضای منحنی و با انحنا متغیر ممقدار انحنا نمی تواند با یک عدد مشخص شود.

انحنای یک فضای دوبعدی با  عدد مشخص می شود.

انحنای یک فضای سه بعدی با  عدد مشخص می شود. یعنی تانسور انحنا 9 مؤلفه دارد.

25- وقتی بتوان فاصله دو نقطه را در فضا نسبت به مختصات آنها بیان کرد، فضا را متریک گویند.

26- فعل و انفعالاتی که در کهکشان ما می گذرد به کهکشان های دیگر ارتباطی ندارد و بسیاری از پدیده های فیزیکی منظومة شمسی هم به منظومه های دیگر وابستگی ندارد.

27- حرکت سیارات منظومه شمسی فقط ناشی از نیروی داخلی است و منظومه های دیگر بر حرکت آنها اثر نمی گذارند.

28- نمایش فضای 4 بعدی  با زمان بر صفحه کاغذ امری غیر ممکن است.

29- وضع اجسام در فضا نسبی است. وضع زمین در فضا نسبت به خورشید و وضع الکترون نسبت به هسته تعریف می شود.

30- واکنش بین زمین و خورشید که بخشی از جاذبه عمومی است سبب حرکت شتابدار زمین در مداری بیضی شکل به دور خورشید می گردد.

31- همان طور که یک منبع نورانی، ذرات بسیار ریز فوتون را در فضا پخش می کند، یک جرم هم ذرات بسیار ریزی به نام کراویتون منتشر میکند که میزان جاذبه یکی از نتایج این ذرات است.

32- آن قسمت از جسم که مسوول انتشار کراویتون است جرم فعال جسم می باشد(یا جرم سنگین) جرم مقاوم را جرم ساکن می گویند.

33- موی زنان امواجی هوس انگیز و تحریک آمیز منتشر می کند.

34- افق رویداد منطقه ای است که هیچ کس هرگز نمی تواند رویدادی را درون آن ببیند یا بشنود. افق رویداد برای زمین  و برای ستاره ای با جرم دوبرابر خورشید  است.

35- اندازه افق رویداد برابر است با 3 کیلومتر× جرم شی مشروط بر آنکه جرم با واحد جرم خورشید بیان شود.

36- یک سیاه چاله فضا زمان را به طور کامل در اطراف خود خم کرده و خود را از بقیه جهان مجزا می کند.

27- سیاه چاله ها جرم و اندازه آنها زیادتر می شود زیرا افق رویداد به مقدار ماده محبوس در آن بستگی دارد.

28- هر جسمی درون سیاه چاله بیفتد در معرض تنش جذر و مدی زیادی قرار می گیرد و در می یابد که در امتداد طول به مقدار خیلی زیاد کشیده شده است.

29- هر حجمی از ماده(از جمله انسان) که به درون چنگال های یک سیاه چاله بیفتد به شدت تغییر شکل داده، توسط اصطکاک گرم می شود و قبل از تکه تکه شدن بر اثر شدت گرما پرتو X ساطع می کند.

منابع:

1- طالع یا کلید کرات مغز انسان(امیر زاغیان)

2- عالم اینشتین              

فضا و فضانوردی:    عکسها و نوشته های پیشین را در ارشیو وبلاگ حتما ببینید ...چنین گفت سینوهه                              یک سفینه یا قمر مصنوعی براساس سرعت زیاد (خنثی کردن نیروی جاذبه) که حداقل سرعت یک قمر مصنوعی یا سفینه 28000 کیلومتر در ساعت می باشد داراست و باید موشک را به چنین سرعت
حیرت انگیزی رساند.

به طور کلی موشکها براساس قانون سوم نیوتن یعنی عمل و
عکس العمل کار می کنند. مانند موتور جت هواپیما نیروی کشش به طرف جلو از عکس العمل فرار گاز با سرعت زیاد از اگزوز مخروطی شکل تولید می شود (مانند بادکنکی که دهانه آن باز شود و رو به جهت مخالف به حرکت در می آید). در موشک آپولو که به کره ماه سفر کرد ساترن 5 با موشک سه مرحله ای که اولین مرحله آن با موشک خوشه ای پنج موتوره و با روشن شدن هر 5 موتور آن نیروی کششی برابر سه میلیون و پانصد هزار کیلوگرم فضاپیمای عظیم الجثه آپولو را از زمین بلند کرد و به آن شتاب و سرعت لازم را داد. مواد سوخت اولین مرحله اکسیژن مایع و نفت بود ولی موشک مرحله دوم و سوم برای سوخت از هیدروژن مایع و اکسیژن مایع استفاده می کردند.

موشکهای مرحله ای:

به طور کلی هر جسمی که بخواهیم آن را از اثر گرانش زمین خارج کنیم به طوریکه دیگر به زمین باز نگردد در کره زمین باید به آن سرعت بیش از km/s 2/11 بدهیم تا جسم برای همیشه از نیروی گرانش زمین فرار کند. برای جدا کردن یک جسم سنگین مانند آپولو نیروی بسیار زیادی لازم است و هیچ موشکی قدرت انجام این کار را ندارد. از این رو تدبیری اندیشیدند که از موشکهای مرکب چند
مرحله ای که یکی روی دیگری سوار است استفاده کنند. بدین نحو که موشک انتهایی که به نام موشک مرحله اول و بوستر (کمکی) است نیروی کافی به موشکهای دیگر می دهد و آنها را از زمین جدا
می سازد و با سرعت آنها را به حرکت در می آورد. حالا موشک مرحله بعد به جای اینکه از سرعت صفر شروع کند با سرعت اولیه خوبی روشن شده و با سرعت بسیار زیاد از اتمسفر یا جو زمین خارج می گردد و وارد مدار زمین می شود.

این نوع موشکها را ممکن است پهلوی هم قرار دهند و به نام موشکهای خوشه ای بنامند که در صورت روشن شدن همه آنها قدرت بسیار زیادی تولید می کند. اکثر فضاپیماها در بالای یک موشک سه مرحله ای قرار می گیرند. اولین مرحله بوستر، بزرگترین قسمت موشک است. بوستر یک تا دو دقیقه قبل از اینکه سوختش تمام شود از فضاپیما جدا شده و به زمین سقوط می کند. موشک مرحله دوم هم پس از چند دقیقه جدا می شود و به دور می افتد. موشک مرحله سوم است که فقط فضاپیما را به مدار می رساند. تمام این مراحل کمتر از 15 دقیقه انجام می شود و فضاپیما را به سرعت km/h 28000 در مدار قرار می دهد.

موشک مرحله اول فضاپیما را به طور عمودی بالا می برد ولی به تدریج در مراحل بعدی مسیر آن منحنی می شود و تا زمانی که خط سیر موشک با منحنی زمین موازی شود. برای کنترل موشک و در مسیر قرار دادن آن از موتورهای جت کوچکی که در جوانب فضاپیما سوار شده انجام می گیرد. مسیر موشک را هم می توان با تغییر زاویه دهانه خروجی گاز موشک به نام نازل (Nazzle) کنترل کرد.

فضا و فضانوردی:

موشک (راکت) با سوخت مایع:

یک موشک یا راکت مانند موتور جت از خاصیت نیروی عکس العمل استفاده می کند. نیروی جلو برنده در این موتورها به دلیل خروج هوای داغ و فشرده که در داخل موتور توسط سوخت تهیه می شود به وجود می آید. بدین ترتیب که گاز یا هوای سوخته شده با حرارت زیاد فشرده شده و با فشار و سرعت زیاد از دهانه لوله خروج گاز (Nazzle) خارج می شود. با این عمل، عکس العملی پدید می آید که خود موشک را به جلو می راند. اختلاف موتورهای جت با موتورهای موشک در آن است که موتور جت برای سوخت کامل به اکسیژن موجود درهوا نیاز دارد. ولی موتور موشک به دلیل اینکه اکسیژن موردنیاز خود را به صورت اکسیژن مایع با خود حمل می کند قادر است در خارج از جو نیز به خوبی کار کند. موادی که اکسیژن مایع تهیه می کند اکسیدانت نامیده می شود. موشکهای غول پیکری که فضاپیماها را به مدار می رساند مقدار بسیار زیادی از این نوع سوخت لازم دارند که موشکهای با سوخت مایع نامیده می شوند. البته تمام موشکها از این نوع مایع استفاده نمی کنند مثلاً در بعضی از موشکها از مایع پارافین و نفت و هیدروژن مایع استفاده می شود و در بعضی دیگر نفت و اکسیژن مایع. برای تهیه هیدروژن مایع، گاز هیدروژن را برودت داده و به منهای 225 درجه سانتی گراد می رسانند تا گاز به مایع تبدیل شود. معمولی ترین اکسیدانت مورد استفاده اکسیژن مایع است که طریق به دست آوردن آن نیز مانند آن چه درباره هیدروژن ذکر شد باید گاز را در درجه c185- قرار داد تا به مایع تبدیل شود. عظمت یک موشک به علت وجود مخزن سوخت فوق العاده بزرگی است که در آن تعبیه شده است. بسیار جالب است بدانیم سوخت در یک ثانیه قادر به تخریب دو تن (kg 2000) می باشد. موتور موشک، دارای اتاقک استوانه ای شکلی است که قسمت انتهایی با فضای بیشتری نسبت به استوانه اصلی باز می شود. این اتاقک را اتاق احتراق و قسمت انتهایی را که قطر بیشتری دارد به نام نازل خوانده می شود. بنزین یا سوخت مایع با اکسیژن از شیرهای خودکار عبور کرده و توسط پمپهای بنزین با فشار از طریق
حفره های کوچک به داخل اتاق احتراق پاشیده می شود. مواد سوخت که به صورت پودر درآمده در این جا به خوبی با هم مخلوط می شوند و یک ترکیب قابل اشتعال خوبی به وجود می آورند. در این موقع گاز توسط یک جرقه که از یک شمع الکتریکی حاصل می شود احتراق حاصل می شود (مانند موتور اتومبیل). گاز سوخته داغ و منبسط شده با سرعت زیاد از دهانه خروجی (نازل) خارج می شود و عکس العمل گاز موشک را به جلو می راند. حرارتی که از احتراق مواد سوخت در اتاقک احتراق ایجاد می شود بسیار زیاد و در حدود ( c 3000) می باشد. اما این حرارت شبیه سیستمی مانند رادیاتور اتومبیل خنک می شود.

سوخت جامد:

موشکهای با سوخت جامد در موشکهای فضایی استفاده نمی شود زیرا این سوخت قابل کنترل نبوده و قدرت آن هم به اندازه سوخت مایع نیست. اما از نظر ترکیبات ساده تر از سوخت مایع است. اکثر موشکهای استفاده کننده درارتش سوخت جامد هستند و لحظه ای عمل
می کنند که در موقع حمله های سریع با موشکهای هدایت شونده بسیار ضروری است.

ماهواره ها:

چنانچه جسمی را با نیرو و سرعتی بسیار زیاد به دورترین ارتفاع پرتاب کنیم در موقع برگشت در یک سرعت معین مسیر حرکت خود را با منحنی سطح زمین تطبیق می دهد یعنی در یک مدار اطراف زمین قرار گرفته و به نام قمر مصنوعی دور زمین می گردد. سرعتی که یک جسم احتیاج داردتا در مدار قرار گیرد شتاب مداری نامیده
می شود و این سرعت برای مدارهای مختلف، متفاوت است. برای مثال اگر بخواهیم جسمی را در مدار km 200 از سطح زمین قرار دهیم جسم مذکور سرعتی معادل km/h 28000 نیاز داردولی همان جسم اگر بخواهد در مدار km 1500 زمین قرار گیرد به سرعت کمتری مثلاً km/h 25500 نیاز دارد زیرا در ارتفاع بالاتر نیروی جاذبه زمین کمتر است. بیشتر اقمار مصنوعی که به فضا فرستاده می شوند در مدارهای بالای km 200 ارتفاع از زمین قرار می گیرند. زیرا چنانچه پایین تر از km 200 باشند نیروی اصطکاک از سرعت آن کاسته و هرچه پایین تر بیاید اصطکاک بیشتر سبب تولید حرارت روی پوسته یا بدنه ماهواره می کند تا جایی که ممکن است ماهواره را به کلی بسوزاند.

مدارات ثابت:

مدت زمانی که یک ماهواره یک مرتبه به دور مدار زمین می گردد یک دوره زمانی یا پریود نامیده می شود. این مدت زمان در مدار km 200 و بالاتر یکساعت و نیم و از km 1500 بالاتر در حدود دو ساعت و در ارتفاع km 35900 هر 24 ساعت یکدور مدار زمین را طی می کند. اگر ماهواره ای را از زاویه خط استوا به مدار km 35900 زمین بفرستیم و در آنجا شروع به گردش کند اگر به ماهواره نگاه کنیم چون گردش آن برابر گردش زمین است حرکت آن به نظر صفر
می رسد و مانند یک ستاره ثابت و بی حرکت نشان می دهد. از این رو آن مدار را مدار ثابت می گویند.

گردش ماهواره به دور زمین دایره کامل نیست و بیضی می باشد. نزدیکترین خط ماهواره به زمین را حضیض یا Peelgee و دورترین فاصله ماهواره تا زمین را Apegee یا اوج می گویند.

سفر به کره ماه:

اولین چیزی که برای سفر به ماه توجه ما را به خود جلب می کند موشک غول پیکر ساترن (5) است که بیش از 75 متر ارتفاع دارد. این قسمت نفت و اکسیژن مایع می سوزاند و پنج موتور خوشه ای آن نیروی جلو برنده ای به قدرت سه میلیون و پانصد هزار کیلوگرم نیرو تولید می کند. موشک مرحله دوم نیز دارای پنج موتور
خوشه ای است که سوخت آن اکسیژن و هیدروژن مایع است قدرتی برابر با دو میلیون و سیصد هزار کیلوگرم نیروی جلو برنده ایجاد می کند و در آخر موشک مرحله سوم فضاپیمای آپولو خود از سه قسمت ساخته شده است. اولین قسمت از آپولو قسمت مدول ماه نشین که وظیفه اش گشت و تجسس نخستین است. پس از آن مدول سرویس است که شامل کلیه سیستمهای کنترل اصلی کامپیوترها و دیگر وسایل می باشد و آخرین قسمت که به مدول سرویس مربوط و متصل می باشد مدول فرمان یا جایگاه فضانوردان می باشد (بالاتر از بقیه قسمتها قرار دارد). در پایین ترین قسمت موشک (لوله خروج دود یا اگزوز) تا بالاترین قسمت روی هم 110 متر ارتفاع داشته و جرمی برابر 3000 تن دارد.

مرحله برخاستن:

5 روز قبل از بلند شدن موشک از زمین شمارش معکوس توسط متخصصین شروع می شود. هزاران ساعت از دستگاههای مختلف با دقت هرچه تمام تر آزمایش و کمک می شوند. یک روز قبل از ساعت حرکت (شماره صفر) مخازن بزرگ و حجیم موشکها سوخت گیری می شوند. چند ساعت قبل از پرواز فضانوردان با یک آسانسور به داخل مدول فرمان داخل می شوند. آنها بررسی ها و آزمایش نهایی را انجام داده و آماده پرواز می شوند.

آسانسور کنار کشیده می شود. آخرین لحظات و ثانیه ها می گذرد. موشک روشن شده و شعله دود از انتهای موشک زبانه می کشد. غول عظیم الجثه بالا می رود. اولین مرحله سوخت موشک دو دقیقه به طول می انجامد که در هر ثانیه 15 تن سوخت مصرف می نماید. در این دو دقیقه موشک به 65 کیلومتری زمین رسیده و دارای سرعتی معادل 10 هزار کیلومتر در ساعت می باشد. مرحله دوم شروع می شود و به مدت دو دقیقه دیگر فضاپیما را به اعماق فضا می راند و بالاخره با جدا شدن برج فرار از موشک اصلی مرحله سوم فضاپیما را به 185 کیلومتری زمین با سرعتی برابر 28000 کیلومتر در ساعت در مدار توقف (پارکینگ) قرار می دهد.

رسیدن به ماه:

تمام سیستمهای اصلی دوباره آزمایش می شوند. در صورت حصول اطمینان از خوب کار کردن آنها موشک مرحله سوم دوباره روشن می شود و به مدت 5 دقیقه فضاپیما را به 38000 کیلومتر در ساعت می رساند. این سرعت فضاپیمای آپولو را در مسیر ماه قرار می دهد. پس از این یک حرکت و مانور سه مدول را برای نشستن به ترتیب روی سطح ماه تنظیم می کنند. مدول فرمان و مدول سرویس از مدول مه نورد جدا می شوند. مدول فرمان پس از یک دور زدن به مدول ماه نشین متصل می شود. در این موقع قسمت بالای مدول فرمان با مدول ماه نشین متصل می باشد. حالا موشک مرحله سوم جدا می شود و مدولها به طرف ماه می آیند. برای کنترل مسیر صحیح از این پس موتورهای جانبی مدول سرویس روشن
می شوند. به محض رسیدن آپولو به ماه، فضانوردان فضاپیما را 180 درجه گردانده و موتورهای ترمز کننده را روشن می کنند که سرعت را به 5800 کیلومتر در ساعت برسانند. در این سرعت است که دو نفر از فضانوردان به مدول ماه نشین می روند. پس از آزمایش دستگاهها، مدول ماه نشین از مدول مادر جدا می شود و با همان موتورهای کاهش دهنده سرعت مدول ماه نشین را به سطح ماه فرود می آورد. پس از نشستن و چند ساعت استراحت، اولین مأموریت خود را با استفاده از وسایل محرکه اضافی شروع می کنند (E.V.A). آنها وسایل ایمنی از قبیل لباس فضایی، کپسول اکسیژن، دستگاه ارتباط رادیویی را آزمایش می کنند و پس از ان فشار داخل مدول را تخلیه نموده و از مدول به سطح ماه قدم می گذارند.

بازگشت فضانوردان از ماه به زمین:

پس از تجسس و آزمایش روی ماه و جمع آوری نمونه های خاک، سنگ و فیلمهای گرفته شده آنها داخل مدول ماه نشین شده، درها را می بندند و فشار داخل را به اندازه نیاز بالا می برند. دستگاهها را آزمایش می کنند و آماده بلند شدن از سطح ماه می شوند. مدول
ماه نشین که از دو قسمت فوقانی و تحتانی تشکیل شده است و تا این لحظه به هم متصل بوده اند. اکنون از یکدیگر جدا می شوند و قسمت تحتانی نقش سکوی پرتاب را برای قسمت فوقانی که سرنشینان را در خود دارد بازی می کند، سرنشینان موتور فوقانی را روشن کرده و از زمین ماه بلند می شوند و به مدار ماه می روند. در مدار ماه مدول مادر که مشغول گردش بوده است با مدول سرنشین دار متصل می شود، پس از انتقال فضانوردان به مدول مادر و ملحق شدن به فضانورد دیگر که منتظر آنها بوده است قسمت ماه نشین از آن جدا شده و به سطح ماه می افتد. این اصابت سبب لرزش مصنوعی در کره ماه می شود. برای بازگشت به زمین سرنشینان موتور مدول سرویس را برای چند ثانیه روشن می کنند تا آنها را به سرعت 8500 کیلومتر در ساعت برساند، این سرعت آنها را از مدار ماه خارج
می کند و به طرف مدار زمین رهنمون می شود. همان طور که فضاپیما به طرف زمین می آید سرعت آن نزدیک به 40000 کیلومتر در ساعت می رسد. در این موقع فضاپیما خود را در وضع صحیح ورود به دالان اصلی دخول در می آورد. این یکی از اصولی ترین طرق ورود به جوّ زمین است. درست قبل از ورود به جوّ زمین مدول سرویس از مدول سرنشین جدا شده و در فضا پرتاب می شود و حالا مدول فرمان طوری کنترل می شود که سپر حرارتی جلوی حرارت بیش از اندازه که از برخورد مدول با جوّ پیدا می شود بگیرد. جو و اصطکاک آن به شدت از سرعت مدول می کاهد و در ارتفاع 7500 متری یک چتر ترمز باز می شود و تا 3000 متری و از این نقطه چتر اصلی باز می شود که سرعت آنها را تا چند کیلومتر در ساعت پایین می آورد. در زمانی که مدول به دریا می افتد از غول عظیمی که از زمین رها شده بود حفظ یک مدول سیاه نیم سوخته باقی مانده و یک مسافرت یک میلیون کیلومتری.

منبع:

دایره المعارف دانش و تکنیک، ترجمه عبدالحسین سعیدیان.

انسان در فضا:

1-در اوت 1960 میلادی یک سفینه فضایی دو سگ را به فضا برد و آنها را سالم به زمین برگرداند.

2-در 12 آوریل 1961، اولین انسان یوری گاگارین به فضا رفت.

3-در 1962، جان گِلِن، اولین فضانورد آمریکایی بود که در مدار زمین قرار گرفت.

4-در 1963، والنتینا تِرِشکوا با سفینه فضایی وستوک (6) از شوروی سابق به فضا رفت و اولین زن فضانورد جهان شد.

5-در 21 دسامبر 1968، آپولو 8 با سه فضانورد به فضا پرتاب شد.

سرنشینان آن اولین انسانهایی بودند که در مدار ماه قرار گرفتند و تا 110 کیلومتری سطح ماه پرواز کردند و در یکی از اقیانوسها به آب نشستند.

6-در 16 ژولای 1969، آپولو 11 با اولین انسانهایی که قرار بود بر سطح ماه فرود بیایند، از طرف آمریکا به فضا رفت. سرنشینان آپولو (11) عبارت بودند از نیل آرمسترانگ، ادوین بوز و مایکل کالینز. آرمسترانگ اولین شخصی بود که پا بر کره ماه گذاشت و گفت: این یک قدم کوچک برای یک انسان اما قدمی بزرگ برای بشریت است.

منبع:

1-دایره المعارف دانش و تکنیک، ترجمه عبدالحسین سعیدیان.

نظریه ابرریسمان در فیزیک جدید:

نظریه ابرریسمان در واقع نظریه یگانگی چهار نیروی بنیادین (گرانش، الکترومغناطیس، هسته ای قوی و هسته ای ضعیف)
می باشد. امروزه در دنیای فیزیک، دانشمندان اعلام می کنند ما شاهد یک فیزیک جدید هستیم که نظریه ابرریسمانها نام دارد و چهارچوب ریاضی جامعی است که به یگانگی تمام نیروهای شناخته شده جهان خواهد انجامید. ممکن است نظریه به درک جدیدی از واقعیت فضا و زمان منجر شود که جالب ترین درک ما بعد از نظریه نسبیت عمومی خواهد بود. ابرریسمانها ممکن است کلیه پدیده های فیزیک، از حرکت کهکشانها تا دینامیک داخل هسته اتم را توضیح دهد. این نظریه حتی پیشگوییهای شگفت آوری درباره منشا جهان، آغاز زمان و وجود جهان های چند بعدی کرده است. اگر نظریه ابرریسمانها درست باشد، کلیه اطلاعاتی که در فرهنگ نامه هاندبوخ در فیزیک وجود دارد می تواند تنها از یک معادله به دست آید. نظریه ابرریسمانها اجزای نهایی طبیعت را ریسمانهای بسیار ریز نوسان کننده می داند. پروتونها و نوترونها در تمام موارد از بدن ما تا دورترین ستاره، در نهایت از ریسمانها تشکیل شده اند. آنها 100 میلیارد از پروتون کوچکتر هستند. طبق نظریه ابرریسمانها، دنیای ما از آن جهت به نظر می رسد که از ذرات نقطه ای تشکیل شده است. نظریه ابرریسمانها آنقدر زیبا و جامع است که می تواند به سادگی توضیح دهد که چرا در جهان میلیارد میلیارد ذرات و اجسام مختلف، هر یک با مشخصات شگفت انگیز خاص خود وجود دارند. نظریه ابرریسمانها می تواند همچون یک تار ویلون که می توان از آن برای یگانگی همه نواهای موسیقی و قواعد هارمونی استفاده کرد. تصویر یکپارچه و همدوسی از طبیعت به ما بدهد. در نظریه ابرریسمانها، نیروهای اصلی و ذرات گوناگونی که در طبیعت یافت می شوند، چیزی به جز نوسانهای مختلف ریسمانها نیستند. به عنوان مثال، بر همنکش گرانشی، به وسیله حالت پایین ترین نوسان یک ریسمان دایره ای شکل ایجاد
می شود. نوسانهای بالاتر ریسمان، اشکال مختلف ماده را به وجود می آورند. ماده از ذراتی تشکیل شده که حالتهای مختلفی از نوسانهای ریسمان، مانند صدای نت یا فا هستند. این موسیقی به وسیله ریسمانی، در خود ماده به وجود آمده است. چهار نیروی بنیادی حاکم بر جهان، جلوه های مختلفی از یک نیروی واحد هستند. این نیروی واحد خود تحت سیطره ابرریسمان قرار دارد. ابرریسمانها اولین و تنها چهارچوب ریاضی هستند که در آن نظریه کوانتومی و نسبیت، مفهوم پیدا می کنند. در نظریه نسبیت عام انیشتین منشا و ماهیت مهبانگ به درستی مشخص نیست. اما نظریه ابرریسمانها وجود جهان های چندبعدی را توضیح می دهد که در آن جهان در آغاز 10 بعدی بود. اما چون جهان 10 بعدی تعادل خود را از دست داد. شکاف برداشت و به دو قسمت تقسیم شد. قسمت کوچک آن جهان چهار بعدی ما است و جهان دیگر که در واقع بسیار کوچک است جهانی است که ماده تاریک را به وجود آورده که جرم و گرانش دارد اما دیده نمی شود و ماده آن با ماده جهان ما به کلی متفاوت است چون این ماده، هیچ برهم کنشی با سایر شکلهای ماده که ما از آن آگاهی داریم، ندارد. نظریه ابرریسمان نه تنها روشن می کند که قبل از مهبانگ چه روی داده است بلکه پیشگویی می کند که چه چیز می تواند هنگام مرگ جهان روی دهد. نظریه ابرریسمان در واقع پابرجاترین نامزد یگانگی حقیقی چهار نیرو بوده است و باعث ازدواج نظریه های کوانتومی و نسبیت می شود که می تواند مساله منشا جهان را هم حل کند.

و اما ریسمان چیست؟

ریسمانها از انرژی خالصی به طول چند میلیارد سال نوری و ضخامتی کمتر از یک پروتون هستند. چگالی این ریسمانها به حدی است که فقط یک متر از آنها جرمی به اندازه کل یک قاره را دارد. این ریسمانها با سرعتی نزدیک به سرعت نور در پهنه کیهان در حال حرکتند و با حرکت و ارتعاشات خود فضا و زمان را به لرزه در
می آورند. این ریسمانها در واقع شکستگیهایی یک بعدی در ساختار فضا- زمان هستند که اندک زمانی پس از مه بانگ شکل گرفتند. در آغاز شکل گیری عالم ممکن است فقط یک رشته از این ریسمانها به تنهایی هسته تمامی کهکشانهای عالم را ایجاد کرده باشد. گرانش قدرتمند چنین ریسمانی می توانسته با جذب کردن توده گاز کیهانی، منجر به چگالیده شدن این گاز و آغاز فرآیند تشکیل ستاره ها در جهان شده باشد. حتی الگوی تابش زمینه میکروموج کیهانی هم امکان وجود ریسمانهای کیهانی را منتفی نمی کند تا هنگامی که هنوز بیش از 10 به توان منهای 35 ثانیه از لحظه آفرینش جهان سپری شده بود فقط یک ابرنیروی واحد بر پهنه کیهان حکمرانی می کرد اما با انبساط عالم و سرد شدن آن، این ابرنیرو به سه نیروی به ظاهر متفاوت یعنی نیروی هسته ای قوی – ضعیف و الکترومغناطیس تبدیل شد. این تبدیل طی یک سری فرایندهای سریعی صورت گرفت که در مجموع به انبساط فوق سریع عالم موسوم به انبساط تورمی منجر شد و علاوه بر نیروهای شناخته شده فعلی، میدانهای ناشناخته دیگری از دل این ابرنیرو پدید آمد اما با سرد شدن عالم، این میدانها هم منجمد شدند و جهت های ثابتی پیدا کردند.

تشکیل ریسمانهای کیهانی:

این میدانها پس از انجماد، در هر حوزه از کیهان جهت متفاوتی پیدا کردند. ریسمانهای کیهانی در واقع چیزی جز همین حوزه های پرانرژی رشته مانند نیستند. اکنون پس از گذشت 7/13 میلیارد سال از لحظه آفرینش جهان، این ریسمانهای اسرارآمیز هنوز هم در پهنه کیهان باقی مانده و انرژی خود را از لحظه آفرینش هم چنان حفظ کرده اند. نظریه ریسمان، مطرح ترین و موفق ترین نظریه موجود برای تبیین وحدت تمامی نیروهای جهان است. براساس نظریه ریسمانها، کائنات که جهانهای بی شماری از جمله جهان ما را  تشکیل می دهند باید حداقل 6 یا 7 بعد مکانی اضافی داشته باشند (مساله ماده تاریک) و این ابعاد اضافی می توانند به اشکال مختلف انحنا داشته باشند.

منابع:

1-فراسوی انیشتین، مترجم: دکتر رضا خزانه.

2-مجله دانشمند، مقاله استفن باترزای- ترجمه: شهاب شعری مقدم.

فیزیک نوین و نسبیت اینشتین به زبان ساده       ادامه مطالب و عکسهای وبلاگ را در ارشیو یا نوشته های پیشین ببینید....سال۷۰۳۲میترایی و ۳۷۴۸ زرتشتی مبارک باد

یک علامت یا پالس نوری از کره ماه 5/1 ثانیه، از خورشید 5/8 دقیقه، از نزدیکترین ستاره به زمین 3/4 سال نوری و از نزدیکترین کهکشان به ما 2 میلیون سال در راه خواهد بود تا به زمین برسد. نور بدون توجه به اینکه ما نسبت به منبع نور مانند چراغ ثابت باشیم، به سمت آن حرکت کنیم یا در خلاف جهت از آن دور شویم همیشه با سرعت  ثابت km/s300000=C به ما می­رسد. این مهمترین کشف نسبیت عام انیشتین بود که نظریه نیوتن را در این مورد باطل کرد. اینشتین نتیجه گیری کرد که سرعت نور، حداکثر سرعت مطلق برای انتشار تمامی امواج می­باشد و هیچ چیزی نمی­تواند سریع تر از نور حرکت کند. در واقع با افزایش سرعت یا شتاب جسم، جرم آن جسم افزایش می­یابد. بنابراین در سرعت نور جرم جسم بی نهایت می­شود و رسیدن به سرعت نور غیرممکن می­باشد. در واقع رسیدن به سرعت بالاتر از نور مثل این است که بخواهیم یک لامپ را قبل از اینکه کلید چراغ را بزنیم، روشن شود. اگر ما به سمت یک ستاره حرکت کنیم یا ان ستاره به مانزدیک شود طول موجهای آن ستاره به رنگ آبی در طیف نما و اگر ستاره­ای از مادور شود در طیف نما طول موج انتهایی آن ستاره به طرف قرمز می­گراید که به آن قرمز گرایی طیف ستاره گویند. در واقع با کشف همین پدیده بود (شبیه اثر دوپلر) که ادوین هابل نشان داد با توجه به اینکه طیف نور کهکشان­ها به سمت قرمز انتقال می­یابد بنابراین کهکشانها از یکدیگر دور می­شوند و کیهان در حال انبساط است و با یک تکنیگی انفجار بزرگ آغاز شده است.

تئوری نسبیت:

تئوری نسبیت خاص اینشتین در قلمرو سرعتهای بسیار زیاد به بحث می­پردازد و نشان می­دهد که مکان، زمان و جرم شیء نسبی است و به ناظر بستگی دارد. نسبیت عام تأثیر اجرام بزرگ را بر مکان و زمان بخصوص سیر حوادث در میدان­های گرانشی بزرگ را بیان می­کند. برای قلمرو کوچکترین ذرات در کنار تئوری نسبیت از تئوری کوانتوم کمک گرفته می شود. اینشتین ثابت کرد در سرعتهای بسیار زیاد به طور مثال در فضاپیماهای پرشتاب زمان کندتر می­گذرد و اگر می توانستیم به سرعت نور برسیم زمان متوقف می­شد و در سرعتهای بالاتر از سرعت نور زمان به عقب برمی­گردد. اگر یک فضاپیما به طور مثال با سرعتی معادل 9/99% سرعت نور از برابر ناظر ثابت زمینی بگذرد، زمان برای ناظر ثابت 22 ثانیه می­گذرد، در حالی که زمان برای ناظر سوار بر فضاپیما، یک ثانیه سپری می­شود که به آن اشباع یا کوتاه شدن زمان می­گویند که نشان می­دهد زمان یک پدیده مطلق نیست. نسبیت همچنین بیان می­کند ابعاد جسمی که با سرعت خیلی زیاد از برابر ما عبور می­کند، از دید ما کوتاه­تر به نظر می­سد. این پدیده، انقباض طول نامیده می­شود. به طور مثال اگر یک فضاپیما به طول 100 متر با سرعتی برابر 95% سرعت نور، از مقابل ما عبور کند، ما طول آن را فقط 33 متر خواهیم دید که طول فضاپیما از دید ما به  آن کاهش پیدا می­کند.

قسمت­های دیگر تئوری نسبیت به بحث در مورد زمان و جرم جسم در سرعت­های زیاد می­پردازد. همان طور که اشاره شد در سرعتهای بالا زمان کندتر می­گذرد. به طور مثال یک فضاپیما که با سرعت نور حرکت می­کند، می­تواند ظرف مدت 15 سال به کهکشان آندرومدا نزدیکترین کهکشان به ما برسد که 2 میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد، در حالی که از دید ناظر زمین، این سفر 2 میلیون سال طول می­کشد که اینشتین با یک مثال پارادوکوس دوقلوها این موضوع را اشاره می­کند که یکی از برادرهای دوقلو که به آندرومدا سفر می­کند (با سرعت نور) پس از 15 سال به آنجا می­رسد در حالی که 2 میلیون سال از عمر زمین گذشته است و اگر برادر دو قلو به زمین برگردد ممکن است زمین را خالی از نوع بشر بیابد. برای فضانوردی هم که با 94/99% سرعت نور، یک مسیر دایره وار را طی می­کند 68 سال سپری می شود. در حالی که در همان مدت بر روی زمین 2000 سال سپری شده است.

همانطور که اشاره شد با افزایش سرعت یا شتاب دادن یک جسم، جرم آن افزایش می یابد. به طور مثال اگر یک فضاپیما در حالت سکون یک تن جرم داشته باشد در سرعتی معادل 80% سرعت نور جرم آن 7/1 تن و در سرعتی معادل 99% سرعت نور، 224 تن جرم خواهد داشت و در سرعت نور جرم این فضاپیما به بی نهایت می­رسد که آن را متلاشی خواهد کرد. بنابراین ما هیچ وقت نخواهیم توانست به سرعت نور برسیم. اینشتین بیان می­کند که در میدان­های گرانشی بزرگ، ساعت­ها کندتر و در میدان های جاذبه کوچکتر، زمان تندتر می­گذرد. این نظریه به وسیله ساعت­های اتمی که در هواپیما کار گذاشته شدند اثبات شد. در نزدیکی یک سیاه چال که نیروی گرانشی بسیار شدید است زمان کندتر می­گذرد و ساعت­ها کندتر می­گذرند و درون یک سیاه چال زمان متوقف می­شود. یک ستاره نوترونی چون گرانش شدید دارد فضا زمان را انحنا می­دهد و اگر انسان می­توانست در یک ستاره نوترونی زندگی کند می توانست در اثر انحنای نور پشت سر خود را ببیند.

روی همین اصل اینشتین اظهار می­کند که کیهان انحنا دارد چون مقدار ماده موجود در عالم، نیروی گرانشی شدیدی را به وجود می­آورد که شکل هندسی عالم را به وجود می­آورد.

اثبات انحنای فضا زمان:

در یک خورشید گرفتگی می­توان نشان داد که نور ستارگان نزدیک به خورشید به علت میدان گرانشی خورشید منحرف می­شود. در نتیجه ما مکان ستاره را با کمی اختلاف در محل واقعی خود می­بینیم.

کوارک چیست؟

نوکلئونها یا پروتون­ها و نوترون­ها، خود از ذرات کوچکتری ساخته شده­اند که کوارک نامیده می­شوند. تا به حال 6 نوع کوارک متفاوت شناسایی شده­اند. با این همه فقط دو نوع از آنها در تشکیل مواد پایدار معمولی نقش مهمی دارند که عبارت از کوارک u و کوارک d هستند. uعلامت اختصاری برای بالا (up) و d علامت اختصاری برای پایین down می­باشد. اگر بار الکتریکی یک الکترون را (1-) فرض ­کنیم کوارک uدارای بار الکتریکی  و کوارک d دارای بار الکتریکی  است. پروتون که دارای بار مثبت است از 2 کوارک u و یک کوارک d تشکیل شده است. از این طریق است که بار آن حاصل می­شود:

برعکس، یک نوترون دارای 2 کوارک d و یک کوارک u بوده و بار آن برابر است با:

کوارکها هیچ گاه به تنهایی نقشی را به عهده ندارند. بلکه همیشه در گروه­های 2 و 3 تایی هستند. ذراتی که از 2 کوارک تشکیل می­شوند مزون نام دارند. ذراتی که از 3 کوارک تشکیل شده­اند باریون می نامند. کوارکها در کنار بار الکتریکی که دارند، خاصیت مرموز دیگری نیز دارا می­باشند که رنگ خوانده می­شود. کوارکها از این جهت به قرمز، سبز و آبی طبقه بندی می­شوند. این طبقه بندی منظور رنگ نیست بلکه منظور نوع بار الکتریکی آنهاست. یک کوارک قرمز، یک کوارک سبز و یک کوارک آبی یک گروه سه تایی به طور مثال یک پروتون می­سازند. همان طور که ترکیب رنگهای رنگین کمان رنگ سفید را به وجود می­آورد، از ترکیب رنگهای سه گانه کوارک نیز- سفید به دست می­آید.

کوارکها، نوکلئونها را می­سازند و آنها به یکدیگر متصل شده، هسته اتم­ها را به وجود می­آورند. هسته­ها و الکترونها در اتحاد با یکدیگر اتمها را ایجاد می­کنند و اتم­ها نیز با پیوستن به یکدیگر مولکول های کوچک و بزرگ را می­سازند. میلیاردها مولکول که در بدن ما انسانها، حیوانات، گیاهان، سیارات و ستارگان وجود دارند با وجود تفاوتهایی که با خود دارند فقط از 3 ذره زیر بنایی ساخته شده­اند، که عبارتنداز کوارکهای d-u و الکترون­ها.

مفهوم چهار نیروی بنیادی چیست؟

بین ذرات، چهار نوع نیرو عمل می­کنند که آنها را نیروهای بنیادی یا اولیه می نامند.

1- نیروی پرقدرت کوارک:

کوارک یا نیروی قوی، از طریق ذرات مبادله کننده یا گلوئون­ها انتقال می یابد که بین کوارکها در پرواز هستند. این نیرو مانند چسب، پیوستگی بین کوارک­ها را تضمین می­کند. نیروی هسته­ای و نوترون­ها را در هسته اتم به هم پیوسته نگاه می­دارد.

2- نیروی الکترومغناطیسی:

این نیرو توسط فوتونها یا ذرات نوری مبادله می­شوند و در نتیجه این ذرات نوری که بین ذرات باردار در پرواز هستند به یکدیگر متصل می­شوند.

3- نیروی ضعیف:

این نیرو فقط در فاصله­های خیلی کم اثر گذار است، این نیرو که نیروی ضعیف نام دارد توسط ویکون­ها انتقال می­یابد.

4- نیروی جاذبه یا گرانش:

این نیرو، تمام ذراتی را که دارای جرم هستند جذب می­کند. این نیرو بسیار ضعیف است و اگر می­بینیم در کل کیهان اثرگذار است به این دلیل است که مانند نیروی الکترومغناطیسی نیست که در آن بارهای همنام یکدیگر را دفع کنند و باعث ضعیف شدن خود شوند.

چهار نیروی بنیادی

کیهان شناسی:

کوچکترین بعد شناخته شده در دنیا cm^14-10 و بزرگترین بعد شناخته شده 10²⁸ cm گسترش دارد. نور فاصله ^14-10 سانتی متر رادر ^24-10 ثانیه می­پیماید و این کوچکترین فاصله زمانی است. طولانی ­ترین زمان شناخته شده، مدت حیات عالم است که برابر 10¹⁸ ثانیه است. مقایسه این دو رقم باز هم نسبت 10²⁴ را می­دهد. کیهان شناخته شده بر دانش ما 10²³ منظومه دارد که هر یک به طور متوسط 10³⁵ گرم جرم دارند. جرم عالم 10⁵⁸ گرم است. هر گرم ماده نیز حاوی 10²⁴ پروتون است. بنابراین قسمت معلوم عالم 10⁸² پروتون دارد.

انفجار بزرگ (پیدایش عالم):

ماده در حال انبساط (1) عالم را فراگرفت و نخستین بار ادوین هابل (2) در سال 1920 این پدیده را کشف کرد. پیدایش عالم با انفجار بزرگ پیش ماده­ای بسیار متراکم و کوچک آغاز شد که همه ماده موجود در عالم و نیروهای گوناگون ان را در خود نهفته داشت. انتشار و انبساط ماده به تدریج سبب پیدایش کهکشان­ها و مجموعه­های کیهانی گردید. زمانی کوتاه پس از انفجار بزرگ تشعشع امواج کوتاه در حرارت 3 درجه کلوین آغاز شد و سراسر عالم را فرا گرفت، و این اولین انرژی آزاد شده از پیش ماده بود. چهار نیروی اصلی موجود در عالم نیروی گرانش، نیروی الکترومغناطیسی، نیروهای هسته­ای قوی و ضعیف بودند که در پیش ماده و شاید به گونه­ای دیگر متمرکز بودند، چون دیو از بند رسته، آزاد شدند. نیوتن نخست نیروی گرانش را کشف کرد. این نیرو پس از زمان پلانک یعنی ^43-10 ثانیه، پس از انفجار بزرگ از نیروهای دیگر جدا شد. ماده نیز دچار انبساط سریعی شد و به دنبال آن سه نیروی دیگر از هم جدا شدند. نیروی قوی هسته­ای سبب اتصال پروتون­ها و نوترون­ها به یکدیگر شدند و هسته اتم­ها را تشکیل دادند. نیروهای ضعیف هسته­ای به گونه­ای سبب تجزیه رادیواکتیو گردیدند. نیروی الکترومغناطیس کشف و بررسی و معلوم شد که الکتریسیته و مغناطیس دو جلوه مختلف از یک نیرویند. این نیرو سبب اتصال در مولکول می­شود و به کمک ذراتی بدون جرم که فوتون نام دارد، تشعشعات گوناگون گاما، ایکس، ماورابنفش، نور مرئی، مادون قرمز و امواج رادیویی را سبب می شود. پیچیده­ترین ساختمان در ماده از ذرات ریزی به نام کوارک پدید می­آید که بر مدارهای تشکیل شده از ابر الکرونی در حرکت است. اتم­های عناصر انعکاس و نسخه تکراری از انرژی تولید شده در انفجار بزرگ است و ساختمان و چگونگی کوچکترین ذره نمونه­ای روشن و گویا از مواد دیگر است در آخر سرعت جسم نمی تواند از سرعت نور تجاوز کند. ماده جلوه دیگری از انرژی است. گرانش نه تنها فضا بلکه زمان را نیز در خدمت دارد.

عالم به انبساط خود ادامه می­دهد. اگرانرژی گرانش بر انرژی انفجار بزرگ فزونی داشته باشد ماده و عالم قابل انقباض هستند و تراکم دوباره به مرحله اولیه می­رسد تا انفجار بزرگ و عالم دیگری پدید آید.

نسبیت به زبان ساده:

هنگامی که یک الکترون با یک آنتی الکترون (الکترون با بار مثبت) برخورد کند انفجار بزرگی پدید می­آید هر دو نابود شده و به این مرحله انتفا می گویند. همه مواد از دو کوارک که پروتون ها و نوترونهای موجود در هسته­ها را احاطه می­کنند و نوترون­ها که اشیاء سریع و بدون جرمی هستند که در واکنش های هسته­ای به بیرون پرتاب می­شوند، تشکیل شده­اند. این ذرات مادی به نوبه خود تحت تأثیر چهار نیرو می­باشند. نیروی هسته­ای قوی که کوارکها را در هسته_­های اتمی به هم می­پیوندد. نیروی هسته­ای ضعیف که موجب برخی از انواع واپاشی رادیواکتیو می­شود. الکترومغناطیس که اتم­ها را به شکل مولکول­ها و مولکول­ها را به شکل اجسام قابل رویت به هم متصل می­کند و بالاخره نیروی گرانش مجموعه متفاوتی از ذرات یا بوزونها از عواملی هستند که این نیروها را میان ذرات، افراد و اجرام آسمانی منتقل می­کنند.

مفهوم گرانش در نسبیت اینشتین:

در فیزیک نسبیتی اگر شی متحرکی تحت تأثیر نیرویی قرار نگیرد بر خطی مستقیم حرکت خواهد کرد. به عقیده اینشتین گرانش نیرو نیست. خورشید سیاره را به طرف خود نمی­کشد. زمین اشیاء را به طرف خود نمی­کشد. آنچه روی می­دهد این است که هر توده بزرگ ماده نظیر خورشید، موجب آن می­شود که جا گاه در پهنه­های اطراف خود انحنایی پیدا کند. هر چه فاصله تا خورشید کمتر باشد انحنا هم بیشتر است. به عبارت دیگر در نزدیکی توده­های بزرگ ماده به صورت غیر اقلیدسی درمی­آید. صفحه لاستیکی را در نظر بگیرید که به طور کامل کشیده شده باشد اگر گلوله داغی را روی این صفحه قرار دهید یک فرو رفتگی در آن ایجاد می­شود و گلوله به طرف پایین می­آید. در این مورد صفحه گلوله را به طرف خود نکشیده است بلکه یک میدان فرو رفتگی، با چنان ساختمانی ایجاد کرده که گلوله با انتخاب مسیر حداقل مقاومت به طرف آن غلتیده است. جا گاه هم به احتمال زیاد به این طریق بر اثر وجود جرم­های بزرگی چون خورشید انحنا یا تابیدگی پیدا می­کند. این انحنا یا تابیدگی همان میدان گرانشی است. سیاره­ای که به دور خورشید می­گردد مدار حرکت آن از آن لحاظ بیضی نیست که خورشید آن را به طرف خود می­کشد. بلکه بدان علت است که ساختمان ماده چنان است که بیضی مستقیم­ترین مسیر ممکن است که سیاره می­تواند در جاگاه داشته باشد چنین مسیری ژئودزیک نام دارد. ژئودزیک خطی واصل بین دو نقطه است که طول آن ماکزیمم یا مینیمم باشد یعنی از همه خطوط دیگر واصل بین آن دو نقطه بلندتر یا از همه آنها کوتاه تر باشد. مفهوم ژئودزیک یک تعمیم خط مستقیم است. هر خط مستقیمی که تمام آن بر یک سطح قرار گیرد مانند مولد استوانه یا مخروط ژئودزیک آن می­باشد.

مراحل عمر ستارگان:

هر ستاره از بدو تولد تا رسیدن به حجم ثابت معتدل دورانهای مختلفی را می گذراند که 10¹⁵×2 سال طول می­کشد. خورشید ما هنوز 10¹³×5 سال از این دوران را گذرانده است. انرژی ستارگان از واکنش های شیمیایی تولید می­شود. هر ستاره­ای از مرحله پیدایش تا مرگ سه مرحله را می­گذراند:

1- منقبض می­شود و سپس واکنش­های هسته­ای در آن آغاز می­شوند و ستاره پر نور و بزرگ می­شود تا آن که مبدل به غول پیکری سرخ شود.

2- آن چه پس از آن انجام می­شود به کتاب نجوم و اختر فیزیک مقدماتی جلد (2) رجوع شود.

3- ولی در هر حال نتیجه اصلی خنک شدن احتمالی مرکز ستاره، چروک خوردگی آن و تبدیل شدن ستاره به یک کوتوله سفید است (در مورد ستارگانی به اندازه خورشید).

مطالب گوناگون از فیزیک و نسبیت:

1- مبنای نسبیت عام، نیروی گرانشی است و مبنای نسبیت خاص حرکت بسیار سریع است. گرانش بر زمان تأثیر می­گذارد. هر اندازه گرانش بیشتر باشد زمان کندتر می گذرد و هر اندازه گرانش کمتر باشد زمان طولانی ­تر می­شود.

وقتی ما از فاصله 100 متری جسمی را می بینیم شکل این جسم متعلق به  ثانیه قبل بوده است. وقتی ما خورشید را در آسمان می­بینیم این شکل خورشید در 8 دقیقه قبل بوده است.

2- جرم و انرژی برابر E=mc² ماده- انرژی منجمد است، نور دارای جرم است.

3- ستاره یا کهکشانی که از ما دور می شود تغییر فرکانس آن به رنگ قرمز گرایش می­یابد و ستاره­ای که به ما نزدیک می­شود تغییر فرکانس آن به رنگ آبی است. آبی نوری است با فرکانس زیاد و طول موج پایین، ارتباط با انرژی و درجه حرارت فوق العاده زیاد می­باشد. اگر ستاره­ای با سرعت نور از ما دور شود ما یک ذره نورانی را در عالم از دست می­دهیم و رنگ آن قرمز می­شود. اما اگر همین ستاره با سرعت نور به ما نزدیک شود با دمای فوق العاده خود ما را ذوب می­کند.

4- انرژی جنبشی جسم می­تواند کاهش یابد و آن کاهش جرم جسم می­باشد و جرم جسم با افزایش سرعت زیادتر می­شود. پس این نکته که جرم جسم همیشه ثابت است اشتباه می­باشد. هم جرم و گرانش هر دو تغییر می­کنند.

5- با استفاده از اشعه گاما با انرژی معادل دو برابر جرم الکترون، می­توان یک الکترون و یک ضد الکترون ساخت و همدیگر را خنثی می­کنند، انرژی بزرگی پدید می آید و تنها چیزی که باقی می­ماند جریانی از اشعه گاما است.

6- هر جسم در حال سقوط کمی از انرژی نهفته (پتانسیل) را از دست می­دهد. گرانش می­تواند نور را متوقف و ایجاد سیاه چال (حفره سیاه) کند.

7- هر جسم در حال سقوط به داخل سیاه چال مقدار زیادی از انرژی نهفته را آزاد می­کند. نابودی ستارگان ایجاد گرانش شدید می­کند. انرژی نهفته آزاد شده در اثر گرانش می­تواند مبین وقایع کیهانی شدید باشد.

8- در مرکز کره زمین گرانش صفر است و حالت بی وزنی در آنجا پیش می­آید. اگر کره زمین آن چنان متراکم و در هم فشرده و کوچک شود که قطر آن به 3 سانتی متر برسد گرانش زمین بسیار زیاد می­شود و تبدیل به یک سیاه چال می­شود و نور نمی تواند از آن فرار کند.

9- با متراکم ساختن ماده، گرانش موجب آزاد ساختن مقدار عمده­ای از انرژی نهفته ماده می­شود. هنگامی که سوخت هسته­ای ستاره­ای پایان پذیرد بزرگ و شعله ور می­شود و سپس تحت تأثیر گرانش، متلاشی و به کوتوله­ای سفید تبدیل می­شود.

باقی مانده (ستاره) پس از نابودی آن هستند که البته هر کدام به اندازه و جرم ستاره مورد نظر بستگی دارد.)

10- از پولسار اشعه x گسیل می­شود. سیاه چالی که 6 برابر خورشید جرم داشته باشد قطر آن فقط حدود 50 کیلومتر است. چرخیدن پولسارها می­تواند موجب دفع اجسام متلاشی شده و اثرات جدید ضد جاذبه را به وجود آورد.

11- نور متشکل از ذرات است. انتشار تحریک شده نور در پرتوهای لیزر و ساعتهای اتمی به کار می­رود. هر اتم در  کیهان یک ساعت است. نور ارتعاشات الکتریکی است. فرکانس نور قابل رویت حدود 10¹⁵×5 ارتعاش در ثانیه می­باشد و برابر است با باز آراستن ذرات داخل اتمها که موجب دفع یا جذب انرژی به شکل نور می­شود. انرژی که توسط ذرات نور منتقل می­شود بستگی به فرکانس نور یعنی تکرار آن در هر ثانیه دارد و اگر فرکانس نور دو برابر شود، انرژی هر ذره نور هم دو برابر می­شود.

12- لیزر (تقویت نور یا انتشار برانگیخته تشعشع): مانند سربازان ارتش جاویدان هخامنشی که به ستون خود ملحق می­شوند در این نوع عملیات در ابرهای گازی بین ستارگان ادامه دارد. امواج نورانی لیزر فوق­العاده خالص، یک دست، پیوسته و متمرکز است. فوتونهای نور معمولی به صورت نامنظم و پراکنده هستند اما نور لیزر پرتوهای آن همدوس- هم فاز و در یک طول موج هستند که حتی می­تواند یک فلز را ذوب کند.

13- ساعت اتمی: ساعتهای اتمی استاندارد از پرتوهای پیوسته عنصر سزیوم استفاده می­کنند. اتم­های این عنصر می­توانند به نحو معینی خود را بازآرایی و موجب انتشار امواج کوتاه شوند. ثانیه در فیزیک جدید عبارت است از: 770/631/192/9 فرکانس یا ارتعاش تشعشع مایکروویو (امواج کوتاه) انتشار یافته از اتم­های سزیوم 133ـ شاعتهای اتمی در مقابل گرما ـ سرما ـ رطوبت و ضربات مکانیکی مقاوم هستند و جرم آنها در حدود 5 پوند است.

انفجار بزرگ و انبساط جهان:

کیهان شناسی جهان را در مقیاس بزرگ مطالعه می­کند. تا صد سال پیش اخترشناسان تصور می­کردند کل جهان هستی همین کهکشان راه شیری است. اما در سال 1920 میلادی ادوین هابل با استفاده از تلسکوپ 100 اینچ مونت ویلسون ثابت کرد که سحابی­های رگه­ای ضعیف که در تمام آسمان یافت می­شوند در واقع مجموعه­های غول پیکری از ستارگان شبیه به کهکشان ما هستند اما در فاصله بسیار زیادی از ما قرار دارند. او برای اندازه­گیری این فواصل بسیار بزرگ کیهانی روشهایی را ابداع کرد و کشف کرد بعضی از کهکشان­های دور دست بیشتر از چند میلیارد سال نوری با ما فاصله دارند. هابل همچنین کشف کرد که کیهان در حال انبساط است و قرمز گرایی طیف کهکشان­ها نشان می­دهد که کهکشان­ها از ما و از یکدیگر دور می­شوند. در میان نیروهای طبیعت، ثقل (گرانش) در شکل دادن به وجوه بزرگ ـ مقیاس جهان و تحول عالم نقش اصلی را دارد. قانون گرانشی نیوتون برای توضیح جهان کاملاً کفایت نمی­کند زیرا در فواصل بزرگ کیهانی، آثار نسبیتی اهمیت پیدا می­کنند. بنابراین لازم است که در بررسی­های خود از نظریه نسبیت عام اینشتین استفاده کنیم.

کهکشان­ها و انبساط جهان:

با تلسکوپ­ ما می­توانیم تعداد بسیار بیشتری از ستارگان را ببینیم و نشان می دهد ستارگان قسمتی از یک مجموعه بزرگ یا ابری از ستارگان هستند که آن را کهکشان یا راه شیری می­گویند. این کهکشان به تقریب 100 میلیارد ستاره دارد که در قرص نامنظمی به قطر حدود 10⁵ سال نوری قرار گرفته­اند. این قرص دارای یک برآمدگی مرکزی است و بازوهایی مارپیچی دارد که ستارگان در امتدادشان تمرکز یافته­اند. با تلسکوپهای بزرگ می­توان حدود 10¹¹ کهکشان را مشاهده کرد. کهکشان­های ابرغولی وجود دارند که در هر یک حدود 10¹³ ستاره وجود دارد و کهکشان­های کوتوله­ای نیز هستند که فقط 10⁶ ستاره دارند. کهکشان­ها در انواع مختلف بیضوی ـ مارپیچی و کروی یافت می­شوند. همه کهکشان­ها در حرکتند، بسیاری از آنها در خوشه­هایی جمع شده­اند و به دور یکدیگر می­گردند و گاهی به هم برخورد می­کنند و پدیده شگفت انگیز آدمخواری کهکشانی را به وجود می­آورند. در مقیاس بزرگ، کهکشان­ها حرکتی فرار گونه دارند و از ما می­گریزند. اجرام دیگری هستند که از کهکشان­ها هم سریع­تر از ما دور می­شوند به این اجرام کوازار می­گویند که تندی آنها حدود 90% تندی نور است. سرعت فرار کهکشان­ها را می­توان به روش انتقال به سوی قرمز تعیین کرد. با اندازه­گیری سرعتها و فواصل کهکشان­ها، هابل کشف کرد این گریز از قاعده ساده ای پیروی می­کند. سرعت هر کهکشان نسبت مستقیم با فاصله­اش از ما دارد یعنی کهکشان­های نزدیک به کندی و کهکشانهای دور به سرعت  از ما دور میشوند این تناسب قانون هابل نام دارد. که در آن H₀ ثابت هابل:

Y بر حسب سال نوری است که مقدار عددی ثابت هابل برابر است با:

(میلیون سال نوری)  

انفجار بزرگ:

خوشه کروی ستارگانی است که در نزدیک کهکشان ما یافت می­شوند. هر یک از اینها اجتماعی از 10⁵ یا 10⁶ ستاره است. کم و بیش شبیه یک گروه بزرگ زنبوران در آسمان است.

سن پیرترین خوشه­های کروی بین 10 تا 16 میلیارد سال است که به خوبی با زمان انبساط سازگار است. سن پیرترین خوشه های کروی، تاریخ تولد اولین ستارگان کهکشان را به دست می­دهد. روش دیگر استفاده از سن عناصر شیمیایی می باشد. پس از انفجار بزرگ ستارگانی به وجود آمدند که عمر آنها خیلی کوتاه بود و با یک انفجار ابرنواختری از بین رفتند و عناصر شمیایی خود را در همه جا پراکندند. بخشی از این عناصر سرانجام سر از ابر گاز و غباری دراوردند که بعداً منظومه شمسی شد.

قطعی ترین گواه بر انفجار بزرگ این است که قسمتی از گرمای تابشی ناشی از انفجار اولیه را هنوز می­توان در آسمان یافت. جهان در لحظه اولیه انفجار بزرگ، باید آکنده از ماده­ای فشرده، در دما و فشار بسیار زیاد بوده باشد. ماده باید با آهنگ عظیمی در حال انبساط بوده باشد و دوام انبساط تا امروز معلول اندازه حرکتی است که در ابتدا داشته است.

در ابتدا، گرمای تابشی گسیل شده از این کره آتشین اولیه از نوع پرتوهای بسیار نافذ گاما و ایکس بوده است. این پرتوها در واقع امواج نوری با طول موج بسیار کوتاهند ولی با انبساط جهان این امواج نوری نیز انبساط یافتند. بنابراین طول موجهای کنونی کره آتشین که هنوز در آسمان هستند بلندتر از طول موج­های نور اولیه­اند.

کهکشان راه شیری قطر آن 100 هزار سال نوری و ضخامتش 15000 سال نوری می­باشد. منظومه شمسی در حلقه بازویی جبار به فاصله 30000 سال نوری ار مرکز کهکشان فاصله دارد. کهکشان راه شیری هر 240 میلیون سال یکبار به دور محور خود می گردد. منظومه شمسی با سرعت 1130000 کیلومتر در ثانیه در کهکشان حرکت میکند. کهکشانها با سرعت 97 کیلومتر به ازاء هر یک میلیون سال نوری فاصله از ما از این سیاره دور می­شوند (طبق قانون هابل).

نسبیت به زبان ساده:

کسی که در حال سقوط آزاد باشد، نیروی جاذبه را احساس نمی­کند. سفینه­های فضایی در وضعیت سقوط آزاد بی وزن­اند. سقوط زمین در پهنه عالم با سرعت زیاد صورت می گیرد (در صورت عدم گرانش)، گرانش بر فضا اثر می­­گذارد.

گرانش می­تواند نور را متوقف و ایجاد سیاه چال کند. در سیاه چال زمان متوقف می­شود. چون گرانش بر نور تأثیر می گذارد بر زمان هم اثر می­گذارد (نظر اینشتین). نور دارای جرم است. فرکانس نور بستگی به انرژی ذرات آن دارد.

جاذبه یا گرانش ممکن است تغییر مکان دهد. نور دارای جرم است و جاذبه مانند هر جسم معمولی آن را منحرف می­کند. انحراف نور به این دلیل است که گرانش فضا را تاب می­دهد. در فضای تابیده اجسام بدون نیرو مستقیم حرکت می­کنند. جسم چرخنده بزرگ، فضا را به گرد خود می­کشاند. نور نمی­تواند به خط راست سیر کند چون نور جرم دارد و جسم است و لذا تحت تأثیر گرانش میل دارد که به طرف زمین سقوط کند. بیرون از سطح سیاه چال یک ناحیه خنثی کننده (سپر امنیتی) وجود دارد که اِرگوسفر نام دارد و جسم واقع در این منطقه مجبور است با سرعت زیاد بر اطراف سیاه چال بچرخد. اِرگوسفر از هم درآمیختن فضا و زمان حاصل می­شود. فضا چیزی است که نور در آن حرکت می­کند و زمان مدت حرکت نور در فضا است. اگر از محتویات مقداری از فضای تهی شمارشی به عمل آید و سپس تمامی اتم­هایی که در آن وجود دارند (مانند مقداری اتم و ...) را از موجودی کم کنیم چیزی باقی می­ماند که انرژی قادر به آفرینش آن است. انحنا متمرکز فضا در حاشیه سیاه چال می­تواند بعضی از این ذرات ناشناخته را به ذرات پایدار ماده و نور تبدیل کند.

ستارگان، زمین و زندگی:

1- ابتدا ذرات بنیادی بدون جرم به ذرات جرم دار تبدیل شده و پس از آن اتم­ها ـ مولکولها و کهکشان­ها و ستارگان به وجود آمده و از تحول و تکامل آنها مولکولهای زنده به سلول­های جاندار و حیوانات و به انسان متفکر تبدیل گشته­اند.

2- به وسیله فسیل­های نوری یا کیهانی می­توان گذشته را مشخص کرد چیزی شبیه ماقبل تاریخ فسیل­ها و اسکلتهای جانوران مدفون در سنگ.

3- در دمای انفجار بزرگ، نظریه­های فیزیک قابل اجرا نبوده و تمام قوانین فیزیک از بین می­روند. فیزیک کوانتوم توجیه کننده اعمال اتم­ها و واکنش­های آنهاست.

به شرطی که تحت تأثیر گرانش بسیار زیادی واقع نشوند. نظریه نسبیت وضعیت ماده را در نیروی گرانشی قوی مشخص می کند به شرطی که آنها را به صورت مجموعه اتم­ها در نظر نگیریم.

4- کوارکها اولین ذراتی هستند که بعد از بیگ بانگ به وجود آمدند.

5- جهان در ابتدا پرتو بود که این پرتوها تبدیل به کوراک شدند و کوارکها تبدیل به ماده شدند. از این لحظه نیروی گرانشی باعث متراکم شدن ماده می­شود که ابتدا کهکشان­ها و بعد ستارگان را تشکیل دادند. ستارگان پس از مرگ منفجر شده و مواد درونی خود را به اطراف پراکنده کردند. این بار نیروی مغناطیسی به میدان آمد و هسته­ها را با الکترونها پیوند داد که اتم­ها و مولکولها تشکیل شدند. مولکولهای هیدروژن، هلیم، کربن، ازت، اکسیژن، آلومینیوم، نیکل و آهن با یکدیگر مجتمع شده و سیارات را تشکیل دادند. سپس در جو زمین از پیوند مولکولهای ساده نظیر هیدروژن ـ کربن ـ ازت ـ اکسیژن ـ متان ـ آمونیاک و ... و ترکیب آنها با همدیگر مولکولهای آلی لازم را برای تشکیل موجودات زنده به وجود آوردند.

6- جهان در همه حال تحول از حالت ساده به سوی حالتی با تنوع و پیچیدگی بسیار بوده است.

7- تعادل به معنای مرگ می­باشد. یک جسد در حالت تعادل است. مولکولهای متنوع و پیچیده آن به تدریج از بین رفته و تبدیل به مولکولهای ساده­تر می­شوند. (همان قانون دوم ترمودینامیک)

مبانی فیزیک مدرن و نجوم

1- فیزیک یا طبیعت عبارت از مطالعه ماده است. فیزیک مهمترین علوم طبیعی است. فیزیک، کوچکترین ذرات، نظیر الکترونها و کوارکها ونیز بزرگترین ذرات نظیر کهکشانها و تمامی جهان را دربر می گیرد. اندازه کوچکترین ذرات و بزرگترین اجسام در ضریبی بیشتر از 10⁴⁰ با هم اختلاف دارند.

2- کره زمین ما کروی است. شعاع زمین 10⁶×38/6 متر ـ جرم زمین kg10²⁴×69/5 و ترکیب شیمیایی آن عبارت است از 6/38% آهن ـ 6/28% اکسیژن ـ 4/14% سیلیسیوم ـ 1/11% منگنز ـ 0/3% نیکل ـ 6/1% گوگرد ـ 3/1% آلومینیوم ـ 3/1% عناصر دیگر.

3- اوج و حضیض: نزدیکترین نقطه بیضی به زمین حضیض زمینی و دورترین نقطه آن از  زمین اوج زمینی نام دارد. فاصله بین ماه تا زمین حدود 30 برابر قطرزمین است. 3/27 روز طول می­کشد تا ماه یکبار به دور زمین بگردد.

چون بیشتر ماده جهان در ستارگان قرار دارد، پلاسما فراوان ­ترین ماده جهان است. فقط کسر کوچکی از ماده به شکل جامد ـ مایع و گاز است. این سه حالت ماده فقط در سیارات، ستاره­های نوترونی (پالسارها) و ابرهای غبار و گاز بین ستارگان یافت می­شوند. خود منظومه شمسی با ابر بزرگی از میلیونها دنباله دار احاطه شده است که مدارهایشان در جهت گوناگون آسمان را می­پیمایند. گاز بین ستاره­ای بیشتر هیدروژن است که چگالی آن در حدود یک اتم در هر سانتی­متر مکعب می باشد. ابر ستارگانی که خورشید ما در آن واقع شده است به بازوی مارپیچی (جبار) جوزا تعلق دارد. خورشید ما در راه شیری واقع است. کهکشان ما یک کهکشان مارپیچی است. برآمدگی پر نور مرکزی هسته کهکشان است که کم و بیش شکل کروی دارد. ناحیه احاطه کننده همراه با بازوهای مارپیچی، قرص کهکشان است. ضخامت این قرص خیلی کم و فقط حدود 3% قطر آن است. ستارگانی که قرص را تشکیل می­دهند به دور مرکز کهکشان در جهتی خلاف جهت حرکت عقربه­های ساعت می­چرخند. تعداد کل ستارگان راه شیری حدود 10¹¹ است. خورشید در یکی از بازوهای مارپیچی و فاصله حدود  شعاع از لبه قرص به طرف مرکز قرار دارد. در حدود 250 میلیون سال طول می­کشد تا خورشید یک دور کامل به گرد مرکز کهکشان بچرخد. رصدهای اخیر مرکز کهکشان با تلسکوپها مبین این است که سیاه چالی بزرگ در مرکز راه شیری وجود دارد.

کهکشان راه شیری:

کهکشان ما قسمتی از خوشه کوچکی است به نام گروه محلی که از کهکشان ما، کهکشان بزرگ آندورمدا (زن به زنجیر بسته شده)، کهکشان مثلثی ـ ابر ماژلانی بزرگ و 16 کهکشان کوچک دیگر تشکیل شده است. کوچکترین این کهکشانها، کهکشانهای کوتوله هستند که در حدود 10⁵ ستاره دارند. گروه محلی در حاشیه یک خوشه بسیار بزرگ از کهکشانها به نام ابر خوشه محلی جای گرفته است. این خوشه­ای متشکل از خوشه های کهکشان است. در مرکز ابر خوشه محلی، خوشه سنبله (عذرا) قرار دارد که شامل چند هزار کهکشان است. تمام کهکشانهای دور دست از ما و یکدیگر دور می­شوند. به طور مثال خوشه شجاع با سرعت 6030 کیلومتر در ثانیه از کهکشان ما می­گریزد.

این دور شدن کهکشانها از یکدیگر را می توان با حرکت تکه­های یک نارنجک به اطراف، پس از انفجار، مقایسه کرد. حرکت کهکشانها بر این دلالت دارد که جهان با انفجار بزرگی، موسوم به انفجار بزرگ Big Bang شروع شده است.

DNA و حیات:

DNA در هسته سلول­ها یافت می­شود. این ماده مولکول طویلی است که از به دنبال هم قرار گرفتن تعداد زیادی مولکولهای بازی نیتروژن دار روی بنیانی از مولکولهای قندی و فسفات ساخته شده است. این مولکولها بازی چهار نوعند که در تمام ارگانیسم­های زنده یکسانند ولی ترتیب قرار گرفتن آنها به دنبال هم از یک ارگانیسم به ارگانیسم دیگر متفاوت است. این ترتیب حامل یک پیام است. مولکولهای بازی حروف موجود در کلمات این پیامند. این پیام شامل تمامی دستورالعمل­های ژنتیکی حاکم بر سوخت و ساز، رشد و تولید مثل سلول است.

کوارک:

پروتونها و الکترونهای درون هسته از ذرات ریزتری به نام کوارک تشکیل شده­اند. کوارکهای درون پرتونها و نوترونها دو نوعند که آنها را کوارک بالا یا UP و کوارک پایین یا down می­نامند. پروتون شامل دو کوارک بالا و یک کوارک پایین است که به هم متصلند. نوترون شامل یک کوارک بالا و دو کوارک پایین است که به هم متصل شده­اند. علاوه بر این دو نوع کوارک، فیزیکدانها چهار نوع دیگر نیز کشف کرده­اند که شگفت ـ دلربا ـ سروته نامیده شده­اند. این کوارکهای جالب توجه در نمونه­های ماده معمولی وجود ندارند و فقط می­توانند در شرایط ویژه ای در ضمن برخوردهای پرانرژی بین ذرات زیر اتمی به وجود آیند.

انفجار بزرگ و انبساط جهان

کیهان شناسی جهان را در مقیاس بزرگ مطالعه می­­کند. تا صد سال پیش اخترشناسان تصور می_­کردند که جهان هستی همین کهکشان راه شیری است. اما در سال 1920 میلادی ادوین­ هابل با استفاده از تلسکوپ 100 اینچ مونت ویلسون ثابت کرد که سحابیهای رگه­ای ضعیف که در تمام آسمان یافت می­شوند در واقع مجموعه­های غول پیکری از ستارگان شبیه به کهکشان ما هستند اما در فاصله بسیار زیادی از ما قرار دارند. او برای اندازه­گیری این فواصل بسیار بزرگ کیهان روشهایی را ابداع کرد و کشف کرد بعضی از کهکشانهای دور دست بیشتر از چند میلیارد سال نوری با ما فاصله دارند. هابل همچنین کشف کرد که کیهان در حال انبساط است و قرمز گرایی طیف کهکشانها نشان می دهد که کهکشانها از ما و از یکدیگر دور می­شوند. در میان نیروهای طبیعت، ثقل (گرانش) در شکل دادن به وجوه بزرگ مقیاس جهان و تحول عالم نقش اصلی را دارد. قانون گرانش نیوتون برای توضیح جهان کاملاً کفایت نمی­کند زیرا در فواصل بزرگ کیهانی، آثار نسبیتی اهمیت پیدا می­کنند. بنابراین لازم است که در بررسی های خود از نظریه نسبیت عام اینشتین استفاده کنیم.

کهکشانها و انبساط جهان

با تلسکوپ ما می­توانیم تعداد بسیار بیشتری از ستارگان را ببینیم و نشان می دهد ستارگان قسمتی از یک مجموعه بزرگ یا ابری از ستارگان هستند که آن را کهکشان یا راه شیری می­گویند. این کهکشان به تقریب 100 میلیارد ستاره دارد که در قرص مارپیچی به قطر خوشه کروی ستارگانی است که در نزدیک کهکشان ما یافت می­شوند. هر یک از اینها اجتماعی از 10⁵ یا 10⁶ ستاره است. کم و بیش شبیه یک گروه بزرگ زنبورداران در آسمان است.

2- سن پیرترین خوشه­های کروی بین 10 تا 16 میلیارد سال است که به خوبی با زمان انبساط سازگار است. سن پیرترین خوشه های کروی، تاریخ تولد اولین ستارگان کهکشان را به دست می­دهد. روش دیگر استفاده از سن عناصر شیمیایی استفاده می­شود. پس از انفجار بزرگ ستارگانی به وجود آمدند که عمر آنها خیلی کوتاه بود و با یک انفجار ابر نواختری از بین رفتند و عناصر شیمیایی خود را در همه جا پراکندند. بخشی از این عناصر سرانجام سر از ابر گاز و غباری درآوردند که بعداً منظومه شمسی شد.

قطعی ترین گواه برانفجار بزرگ این است که قسمتی از گرمای تابشی ناشی از انفجار اولیه را هنوز می­توان در آسمان یافت. جهان در لحظه اولیه انفجار بزرگ، باید آکنده از ماده­ای فشرده، در دما و فشار بسیار زیاد بوده باشد. ماده باید با آهنگ عظیمی در حال انبساط بوده باشد. و دوام انبساط تا امروز معلول اندازه حرکتی است که در ابتدا داشته است.

در ابتدا گرمای تابشی گسیل شده از این کره آتشین اولیه از نوع پرتوهای بسیار نافذ گاما و ایکس بوده است. این پرتوها در واقع امواج نوری با طول موج بسیار کوتاهند ولی با انبساط جهان این امواج نوری نیز انبساط یافتند. بنابراین طول موجهای کنونی کره آتشین که هنوز در آسمان هستند بلندتر از طول موجهای نور اولیه­اند.

ما گاهی به اشتباه فکر می­کنیم که کهکشان ما در مرکز عالم واقع است و تمام کهکشانهای دیگر از ما دور می­شوند ولی کهکشان ما جای خاصی را در عالم اشغال نمی­کند. کهکشانهای دیگر فقط از ما دور نمی­شوند. کهکشانها همه از هم دور می­شوند یعنی جهان در حال انبساط است. عالم به تقریب در همه جا یکسان است. این حکم یکنواختی جهان در مقیاس بزرگ، اصل کیهان شناختی نام دارد. گریز کهکشانها از هم را می­توان به کمک یک تشبیه توضیح داد. وقتی نارنجکی در هوا منفجر می­شود، پاره­های نارنجک در تمام جهات پرتاب می­شوند اما پاره­های مختلف ممکن است سرعتهای مختلف داشته باشند یعنی پاره­ای که فاصله­اش از همه بیشتر است، بیشترین سرعت را دارد. این تناسب سرعت و فاصله همان قانون هابل است. در انبساط جهان، تنها فواصل بین کهکشانها است که افزایش می­یابد، خود کهکشانها انبساط پیدا نمی­کنند فقط فاصله بین آنها تغییر می­کند مانند مثال پاره­های نارنجک.

عمر جهان و انفجار بزرگ:

انفجاری که باعث شروع انبساط جهان شد انفجار بزرگ نامیده می­شود. عکس ثابت هابل باید برابر زمان انبساط باشد.

میلیون سال نوری

سال

چون ثقل کهکشانها را به طرف یکدیگر می کشد، می­توان انتظار داشت که ثقل مانع حرکت گریزی آنها شود و انبساط جهان را کُند کند.

چون عمر جهان متناهی است، نور تنها از آن قسمتهایی می­تواند به ما برسد که به اندازه کافی نزدیکند. تندی نور برابر است با:

1 سال نوری = m/s 10⁸×300=C

و نور در زمان t فاصله زیر را می پیماید:

Ct = (سال / سال نوری 1) × (سال 10¹⁰×8/1) = سال نوری 10¹⁰×8/1

این فاصله شعاع جهان قابل مشاهده است.