مشاهده نسخه کامل
: outpost
04-06-2010, 18:38
آیا الکترون یک سیاه چاله است؟
سیاه چاله ها اجسام بسیار چگالی هستند که در آخرین مراحل عمر ستاره های سنگین به وجود می آیند.نیروی گرانش در یک سیاه چاله به قدری زیاد است که زمان در آن کند می شود و حتی به عقب باز می گردد.مثلا اگر سفینه ای ساعت ۹ وارد سیاه چاله ای شود به جای ساعت ۱۰ ساعت ۸ از آنجا بیرون می آید.اگر بخواهیم از روی کره زمین موشکی را به فضا بفرستیم موشک باید سرعت زیادی داشته باشد تا بر جاذبه ی زمین غلبه کند و از قید گرانش فرار کند اگر موشکی را از روی سطح ماه به فضا بفرستیم موشک می تواند سرعت کمتری داشته باشد چون جاذبه ماه از زمین کمتر است.در مورد سیاه چاله اگر سرعت موشک یا هر شی دیگری به اندازه سرعت نور هم باشد قادر نیست از جاذبه خیلی زیاد سیاه چاله فرار کند بنابراین نور(سریع ترین چیزی که فعلا قابل اندازه گیری و روئت است)هم نمی تواند از آنجا بیرون بیاید و به دور سیاه چاله می چرخد.
فکر می کنید چه می شود اگر الکترون که تمام اشیا حتی خود ما از آن تشکیل شده ایم یک سیاه چاله باشد آیا واقعا الکترون سیاه چاله است؟
دانشمندان شباهت هایی را بین سیاه چاله و الکترون کشف کرده اند مثلا دریافته اند که ضریب ژیرومغناطیسی الکترون و سیاه چاله برابر است ضریب ژیرومغناطیسی کمیتی است که میزان تاثیر پذیری ماده از میدان مغناطیسی را نشان می دهد.در واقع ضریب ژیرومغناطیسی برای هسته هر اتمی یک عدد خاص و معین است مثلا ضریب ژیرومغناطیسی هیدروژن با هلیوم و با سایر عناصر متفاوت است.ضریب ژیرومغناطیسی هم در مورد الکترون و هم سیاه چاله ۲ است.اینجا صدای آشنایی به گوش می رسد.
از سویی دیگر الکترون جز ذرات بنیادی از نوع لپتون است لپتون باردار فضا-زمان را چنان منحنی می کند که روی خودش بسته می شود.می دانیم که بر طبق نظریه انیشتین اجسام سنگین مثل سیاه چاله ها فضا-زمان را خمیده می کنند.با بسته شدن فضا-زمان الکترون فقط یک نقطه اتکا به فضا-زمان ماده معمولی(چهار بعدی)را دارد به این صورت الکترون یک جهان واقعی کاملا منزوی دارد و هیچ چیز نمی تواند وارد این فضا شود یا از آن خارج گردد.با تمام این شباهت ها آنچه سیاه چاله بودن یک جسم را تعیین می کند شعاع شوارتز شیلد جسم است.اگر شعاع جسمی کوچکتر از شعاع شوارتز شیلدش باشد آن جسم یک سیاه چاله است چرا که اجسام دیگر قبل از رسیدن به سطح جسم در شعاع شوارتز شیلد گرفتار جاذبه خیلی شدیدی می شوند ولی اگر شعاع شوارتز شیلد درون شی قرار بگیرد یعنی کوچکتر از شعاع آن باشد خواص سیاه چاله وجود ندارد.شعاع شوارتز شیلد توسط رابطه زیر بدست می آید.
Rs=2MG/C^2
M جرم جسم مورد نظر و G ثابت گرانش و C سرعت نور است.
مثلا جسمی با شعاع و وزن خورشید در حال حاضر یک سیاه چاله نیست زیرا طبق فرمول فوق شعاع شوارتز آن ۲.۹۵ کیلومتر است در حالی که شعاع خورشید خیلی بزرگتر از این مقدار است پس خورشید یک سیاه چاله نیست.واقعا هم ما خواص سیاه چاله را در آن نمی بینیم.ولی در مورد الکترون چطور؟می دانیم که جرم باقیمانده الکترون
9.x10^ -28kg
گرم است با جایگزین کردن در معادله شعاع شوارتز شیلد الکترون
1/35x10 - 51 m
متر بدست می آید.الکترون یک ذره نقطه ای است پس شعاع شوارتز شیلد بزرگتر از شعاع الکترون است و الکترون یک سیاه چاله است.
ولی نکته قابل توجه این است که الکترون به دلیل شعاع بسیار کوچکش باید در حوزه نظری کوانتوم بررسی شود در حالی که محاسبات ما طبق مکانیک کلاسیک بوده است.در نظریه کوانتوم تمام اجسام یک تابع موج دارند که احتمال واقع شدن آن جسم را در یک نقطه از فضا نشان می دهد در طی یک برخورد این تابع موج فرو می ریزد و ذره واقعا در یک نقطه از فضا قرار می گیرد(ذره نقطه ای)اما دوباره فورا شروع به گسترده شدن می کند گسترش واقعی تابع موج یک ذره نقطه ای بوسیله طول موج کامپتون نشان داده می شود این طول موج به اندازه ذره در مکانیک کوانتوم در نظر گرفته می شود.
لاندا=h/mc
هرچه جرم کمتر باشد این اندازه بزرگتر می شود برای الکترون این اندازه
2/42x 10^ - 12m
متر است.هنوز کوچک است ولی بسیار بزرگتر از شعاع شوارتز شیلد الکترون است پس بنابر مکانیک کوانتومی الکترون سیاه چاله نیست.روش های دیگری هم برای رد یا اثبات سیاه چاله بودن الکترون وجود دارد اگر الکترون یک سیاه چاله باشد به دلیل گرانش خیلی زیاد بایستی اجسامی که به آن خیلی نزدیک شوند را در خود فرو ببرد و افزایش جرم پیدا کند ولی آیا این چنین است؟اگر بتوانیم در مورد الکترون ها دقیق تر جرم و شعاع را اندازه گیری کنیم شاید کلید این سوال را بیابیم.شاید روزی سازوکار سفر در زمان را از روی رفتار الکترون ها کشف کنیم.
سیاه چاله ها اجسام بسیار چگالی هستند که در آخرین مراحل عمر ستاره های سنگین به وجود می آیند.نیروی گرانش در یک سیاه چاله به قدری زیاد است که زمان در آن کند می شود و حتی به عقب باز می گردد.مثلا اگر سفینه ای ساعت ۹ وارد سیاه چاله ای شود به جای ساعت ۱۰ ساعت ۸ از آنجا بیرون می آید.اگر بخواهیم از روی کره زمین موشکی را به فضا بفرستیم موشک باید سرعت زیادی داشته باشد تا بر جاذبه ی زمین غلبه کند و از قید گرانش فرار کند اگر موشکی را از روی سطح ماه به فضا بفرستیم موشک می تواند سرعت کمتری داشته باشد چون جاذبه ماه از زمین کمتر است.در مورد سیاه چاله اگر سرعت موشک یا هر شی دیگری به اندازه سرعت نور هم باشد قادر نیست از جاذبه خیلی زیاد سیاه چاله فرار کند بنابراین نور(سریع ترین چیزی که فعلا قابل اندازه گیری و روئت است)هم نمی تواند از آنجا بیرون بیاید و به دور سیاه چاله می چرخد.
فکر می کنید چه می شود اگر الکترون که تمام اشیا حتی خود ما از آن تشکیل شده ایم یک سیاه چاله باشد آیا واقعا الکترون سیاه چاله است؟
دانشمندان شباهت هایی را بین سیاه چاله و الکترون کشف کرده اند مثلا دریافته اند که ضریب ژیرومغناطیسی الکترون و سیاه چاله برابر است ضریب ژیرومغناطیسی کمیتی است که میزان تاثیر پذیری ماده از میدان مغناطیسی را نشان می دهد.در واقع ضریب ژیرومغناطیسی برای هسته هر اتمی یک عدد خاص و معین است مثلا ضریب ژیرومغناطیسی هیدروژن با هلیوم و با سایر عناصر متفاوت است.ضریب ژیرومغناطیسی هم در مورد الکترون و هم سیاه چاله ۲ است.اینجا صدای آشنایی به گوش می رسد.
از سویی دیگر الکترون جز ذرات بنیادی از نوع لپتون است لپتون باردار فضا-زمان را چنان منحنی می کند که روی خودش بسته می شود.می دانیم که بر طبق نظریه انیشتین اجسام سنگین مثل سیاه چاله ها فضا-زمان را خمیده می کنند.با بسته شدن فضا-زمان الکترون فقط یک نقطه اتکا به فضا-زمان ماده معمولی(چهار بعدی)را دارد به این صورت الکترون یک جهان واقعی کاملا منزوی دارد و هیچ چیز نمی تواند وارد این فضا شود یا از آن خارج گردد.با تمام این شباهت ها آنچه سیاه چاله بودن یک جسم را تعیین می کند شعاع شوارتز شیلد جسم است.اگر شعاع جسمی کوچکتر از شعاع شوارتز شیلدش باشد آن جسم یک سیاه چاله است چرا که اجسام دیگر قبل از رسیدن به سطح جسم در شعاع شوارتز شیلد گرفتار جاذبه خیلی شدیدی می شوند ولی اگر شعاع شوارتز شیلد درون شی قرار بگیرد یعنی کوچکتر از شعاع آن باشد خواص سیاه چاله وجود ندارد.شعاع شوارتز شیلد توسط رابطه زیر بدست می آید.
Rs=2MG/C^2
M جرم جسم مورد نظر و G ثابت گرانش و C سرعت نور است.
مثلا جسمی با شعاع و وزن خورشید در حال حاضر یک سیاه چاله نیست زیرا طبق فرمول فوق شعاع شوارتز آن ۲.۹۵ کیلومتر است در حالی که شعاع خورشید خیلی بزرگتر از این مقدار است پس خورشید یک سیاه چاله نیست.واقعا هم ما خواص سیاه چاله را در آن نمی بینیم.ولی در مورد الکترون چطور؟می دانیم که جرم باقیمانده الکترون
9.x10^ -28kg
گرم است با جایگزین کردن در معادله شعاع شوارتز شیلد الکترون
1/35x10 - 51 m
متر بدست می آید.الکترون یک ذره نقطه ای است پس شعاع شوارتز شیلد بزرگتر از شعاع الکترون است و الکترون یک سیاه چاله است.
ولی نکته قابل توجه این است که الکترون به دلیل شعاع بسیار کوچکش باید در حوزه نظری کوانتوم بررسی شود در حالی که محاسبات ما طبق مکانیک کلاسیک بوده است.در نظریه کوانتوم تمام اجسام یک تابع موج دارند که احتمال واقع شدن آن جسم را در یک نقطه از فضا نشان می دهد در طی یک برخورد این تابع موج فرو می ریزد و ذره واقعا در یک نقطه از فضا قرار می گیرد(ذره نقطه ای)اما دوباره فورا شروع به گسترده شدن می کند گسترش واقعی تابع موج یک ذره نقطه ای بوسیله طول موج کامپتون نشان داده می شود این طول موج به اندازه ذره در مکانیک کوانتوم در نظر گرفته می شود.
لاندا=h/mc
هرچه جرم کمتر باشد این اندازه بزرگتر می شود برای الکترون این اندازه
2/42x 10^ - 12m
متر است.هنوز کوچک است ولی بسیار بزرگتر از شعاع شوارتز شیلد الکترون است پس بنابر مکانیک کوانتومی الکترون سیاه چاله نیست.روش های دیگری هم برای رد یا اثبات سیاه چاله بودن الکترون وجود دارد اگر الکترون یک سیاه چاله باشد به دلیل گرانش خیلی زیاد بایستی اجسامی که به آن خیلی نزدیک شوند را در خود فرو ببرد و افزایش جرم پیدا کند ولی آیا این چنین است؟اگر بتوانیم در مورد الکترون ها دقیق تر جرم و شعاع را اندازه گیری کنیم شاید کلید این سوال را بیابیم.شاید روزی سازوکار سفر در زمان را از روی رفتار الکترون ها کشف کنیم.