دانلود پایان نامه با موضوع کرمچاله های باردار در حال انبساط در گرانش اینشتین – ماکسول – دایلتن- ... |
با انتخاب میتوان رابطه بالا را به شکل رابطه اینشتین – روزن نوشت:
این تغییر مختصات منطقه شامل تکینگی را دور میریزد و دوبار منطقه به طور حدی تخت را میپوشاند و منطقه نزدیک به عنوان یک پل ربطدهنده با تفسیر می شود. به عنوان یک مثال میتوان سطح یک کره را با ثابت نگهداشتن به صورت نشان داد. این سطح یک کمترین مقدار در دارد . درواقع میتوان یک قسمت خیلی باریک را به عنوان گلوگاه تعریف کرد و منطقه نزدیک به آن یک پل و یا به صورت فیزیکیتر یک کرم کرمچاله نامیده شود.
نتیجه این مشاهدات این است که پل بدون بار اینشتین و روزن و یا همچنین کرمچالهی شوارتز شیلد به طور مشخص به یک قسمتی از هندسهی شوارتز شیلد که به صورت بیشینه توسعه یافته است، اختصاص دارد. درواقع با این فرضیات این پل قابل عبور نخواهد بود. چون گذر از به به هرکسی نیرویی به سوی تکینگی خمش وارد کرده و حالتی همچون پرش به داخل یک سیاهچاله را به وجود خواهد آورد.
(ب) پل شبه باردار اینشتین – روزن قابل توجه و جالب است. آنها برای ساختن چنین پلی با این ویژگی با کمک هندسهی رایزنر – نوردستروم
(۱-۳)
دریافتند که باید یک تحریف کاملی از تئوری را انجام دهند. بدین معنی که آنها مجبورند علامت جمله در تانسور الکترومغناطیس را وارون کنند که البته چگالی انرژی الکترومغناطیسی منفی خواهد شد و هندسه به صورت زیر درخواهد آمد:
(۱-۴)
و با تغییرات و ما خواهیم داشت:
(۱-۵)
ما در و یک افق داریم. همان جایی که اینشتین و روزن آرزو داشتند الکترون باشد. اما دلیل اینکه تئوری آنها مورد بیاعتنایی قرار گرفت، این بود که در ، حل رایزنر – نوردستروم یک تکینگی عریان دارد. درواقع هیچ افقی ندارد و درنتیجه هیچ ساختار پلمانندی ممکن نیست و به همین خاطر اختلال در تئوری برای جلوگیری از ظهور تکینگی عریان بود.
اگر ما همچنان روی ایدههای نسبیت عامی خود درمورد مسأله ذارت بنیادی پافشاری کنیم و یک نگرش هندسی را از آنها ارائه دهیم، خواهیم دید که هر ذرهی بنیادی را با یک تکینگی عریان (به جز ذرهی هیگز) مدلسازی کردهایم و برای آن ساختار قائل شدهایم که این با مشاهدات آزمایشگاهی ذرات بنیادی در تضاد کامل است. اثباتهای مستقیم از ساختار داخلی ذرات بنیادی همچون الکترون نشان میدهد که این سیستمها در مرتبههای انرژی پایینتر از ذرهگون هستند ( ).
میتوان نظریات اینشتین – روزن را کمی نیز کلیتر مطرح کرد. بعد از کارهای پیشگامانهی ۱۹۳۵ اینشتین – روزن، این حوزه کاری برای ۲۰ سال متوقف شد. علاقه به کار در این زمینه جدید در سال ۱۹۵۵ به وسیله ویلر[۳] پدیدار شد. نظریه های نهایی در مقاله های وی روی ژئونها[۴] نشان میدهد که ویلر به توپولوژی در نسبیت عام علاقمند بوده است.
ژئونها به طور فر ضی ناپایدارند اما بعضی از حلهای آنها برای ترکیب با رابطه های میدان اینشتین – ماکسول پایدار میماندند. درواقع کلمه ژئون به وسیله ویلر برای نمایش یک جوهره از الکترومغناطیس و گرانش مطرح شد. به زبان مدرن امروزی ژئون به عنوان یک شبهسالیتون الکترومغناطیسی گرانشی ناپایدار فرضی می تواند بهترین باشد. اولین کسی که اسم کرمچاله را با این نام برای بار اول مسکوک کرد ویلر بود. شکل ۱-۱ اولین شکل از چیزیاست که ما امروزه در ادبیات علمی به عنوان کرمچاله میشناسیم. بنابر قوانین الکترومغناطیسی که در آن و خطوط نیروی میدانها می تواند از دهانهی یک طرف تونل وارد و همان تعداد خطوط به اندازه مساوی از دهانهی دیگر خارج شود. ویلر در این مقطع دو نگرش کلاسیک و کوانتمی را دنبال کرد. در نگرش کلاسیک ویلر به همراه مایزنر به این نتیجه رسیدند که از لحاظ کلاسیکی گرانش، الکترومغناطیس بار غیرکوانتیده و جرم به عنوان خصوصیات فضای خالی خمیده (هندسی) هستند. در نگرش کوانتمی ایده بسیار جالب و خارقالعاده کف فضا-زمان مطرح شد.
شکل ۱-۱ کرمچاله ویلر
وی همچنین از هندسهی ریمانی منیفلدها در توپولوژی غیربدیهی نیز برای توجیه کلاسیکی خود بهره برد. این پروژهی خیلی بلندپروازانهی او یکی از دقیقترین و ریزترین موارد استفاده از توپولوژی مجرد، همولوژی، شبههمولوژی و فرمهای دیفرانسیلی در فیزیک بود. درواقع نقطهنظر اساسی وی این بود که فیزیک هندسه است. همچنین در این مقاله بود که برای اولین بار کلمهی کرمچاله به جامعه علمی معرفی شد.
اگر بخواهیم به تقسیم بندی کرمچالهها بپردازیم باید به طور کلی آنها را به دو نوع (۱) کرمچالههای اقلیدسی (۲) کرمچالههای لورنتسی تقسیم کنیم. این تقسیم بندی بر این اساس استوار است که درواقع منیفلدی که کرمچاله در آن قرار میگیرد لورنتسی باشد یا یک منیفلد ریمانی است. به طور آزمایشگاهی فیزیکی واقعیتر به نظر میرسد که در نسخه لورنتسی اتفاق بیفتد. درواقع حالت وجودی منیفلد با نسخه اقلیدسی تیرهتر است به عنوان یک تعریف کاربردی از یک کرمچاله میتوان گفت:
“یک کرمچاله به هر منطقه فشردهشده فضا-زمان با یک محدوده سادهی توپولوژی گفته می شود که در داخل دارای یک توپولوژی غیربدیهی خواهد بود".
کرمچالههای لورنتسی خود به دو گونه (۱) پایدار (شبهپایدار) و (۲) ناپایدار (زودگذر) تقسیم میشوند. که هر کدام به دو نوع جهان –خارج و جهان- داخل تقسیم میشوند. اگر کرمچالهای منطقههایی از یک فضا – زمان را به هم مربوط کند داخلی و اگر دو منطقه از دو فضا – زمان را به هم مربوط کنند خارجی نامیده میشوند، که هر کدام از نوع ماکروسکوپی و میکروسکوپی وجود دارند.
۱- کرمچالههای پایدار و (شبهپایدار):
اگر ما یک منطقه از فضا- زمان را به ابرسطحهای فضاگونه برش بزنیم، هر تکه از فضا، اگرچه به عنوان یک منیفلد ریمانی سه بعدی شامل یک کرمچاله می شود. این کرمچاله می تواند در یک دوره زمانی خاص وجود داشته باشد. چنین کرمچالهای به عنوان یک کرمچالهی پایدار یا شبهپایدار نامیده میشوند. درواقع آنها اساساً اشیاء سهبعدی هستند که برای یک دوره غیرصفر از زمان میتوانند وجود داشته باشند.
۲- کرمچاله ناپایدار:
کرمچالههایی هستند که در محدوده بودن و نبودن بدون دانستن ساختار توپولوژیکی به فرم هستند. این کرمچالهها به صورت ذاتی اشیاء چهاربعدی هستند. به طور یقین یک کرمچالهی ناپایدار خارجی است. البته برای اینکه در پی تعریف این نوع از کرمچاله، توپولوژی کلاسیک ما تغییر نکند، نوعاً احتیاج به تحریفاتی در نسبیت عام کلاسیک برای جلوگیری از آن داریم.
کرمچالههای ماکروسکوپی در برابر کرمچالههای میکروسکوپی:
کرمچالهها به صورت ناشیانه و خام میتوانند به دو دستهی ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک طبقه بندی شوند که این بستگی به سایز منطقه فعال نسبت به طول پلانک دارد (که البته تعریف کمی پیچیده است).
به عنوان مثال، کرمچالهی ویلر به دلیل اینکه از این فرض که افت و خیرهای خلاء در کف فضا-زمان اتفاق میافتد به دست میآیند در طبیعت میکروسکوپیک هستند. آنها نوعاً ناپایدارند؛ البته به صورت تصادفی اگر توسط توپولوژی مناسب به وجود آیند، میتوانند به عنوان کرمچالههای شبهپایدار درنظر گرفته شوند.
کرمچالههای گذرپذیر:
اگر به طور خیلی مختصر بخواهیم بگوییم، یک کرمچالهی لورنتسی که پایدار (شبهپایدار) و مایکروسکوپیکی باشد برای عبور کردن به وسیله نوع بشر مناسب است. اما به صورت خیلی گسترده درواقع کارهایی که موریس[۵] و تورن[۶] (۱۹۸۸) انجام دادند، می تواند شرطهای زیر را برای آنها قائل شد:
(۱) متریک موردنظر (هندسه) استاتیک و به طور کروی متقارن باشد.
(۲) از حلهای رابطه های میدان اینشتین باشند.
(۳) گلوگاه، دو منطقه به طورحدی تخت از فضا-زمان را به هم ربط دهد.
(۴) هیچ افق رویدادی نداشته باشد.
(۵) عبورکنندگان جذر و مدهای نیروهای گرانشی را بتوانند تحمل کنند.
(۶) زمانها و دفعات عبور نسبت به همه مشاهدهگرها (نافلز) فیزیکی و واقعی باشد.
(۷) تانسور انرژی – فشار به طور فیزیکی خوشتعریف باشد.
(۸) در برابر اختلافات پایدار باشد.
(۹) از حلاظ مواد تشکیل شده در ساختارش فیزیکی باشد.
و متریکی که به وسیله آنها (Morris وThorne ) پیشنهاد شد به شکل زیر است:
(۱-۶)
که در آن تابع ردشیفت و ®b تابع شکل نامیده می شود.
یکی از مسائل مهمی که درمورد کرمچالهها مطرح است این است که با شرایط هفتگانه انرژی که در زیر از آنها نام برده شده است در تناقض میباشد (ماده عجیب و غریب) (۱) نول (Null) (2) ضعیف (Weak) (3) قوی (Strong) (4) شرایط انرژی غالب (Dominant) یعنی (NEC,WEC,SEC,DEC) و (۵) نول میانگین، (۶) ضعیف میانگین، (۷) قوی میانگین (ANEC,AWEC,ASEC) و بیشتر تانسور انرژی – تکانه را بر اهداف خود از نوع هاوکینگالیس (Hawking-Ellis) انتخاب میکنیم که در یک چارچوب مناسب مؤلفه های تانسور انرژی – تکانه به وسیله
(۱-۷)
داده می شود. مؤلفه های روز قطر اصلی درواقع چگالی انرژی و فشارهای اصلی در دینامیک سیالات کیهان هستند. ماده اصلی تشکیلدهنده کرمچالهها معمولاً در تناقض با این شرایط انرژی است و به همین خاطر به آن ماده عجیب و غریب (exotic) گفته می شود.
درخاتمه این قسمت فقط تعاریف شرایط هفتگانهی انرژی را بیان میکنیم:
۱- شرایط انرژی نول (NEC):
(۱-۸)
یا
(۱-۹)
بردارهای نول (null)
فرم در حال بارگذاری ...
[چهارشنبه 1400-08-05] [ 11:46:00 ق.ظ ]
|