دکتر حسن بلوری، برلین، ۲۰۲۶٫۰۹٫۱۷
Why Does Mass Create Gravity?1
جِرم، هندسهٔ فضازمان را و هندسهٔ فضازمان، نوع حرکت جرم را تعیین میکند. این همکنشها در نقاط مختلف کیهان قابل مشاهده و سنجشاند. اینشتین، چگونگی این پدیدهها را در نظریهٔ نسبیت عام شرح داده است. اما، این نظریه نمیتواند «چرایی» بنیادین ایجاد گرانش توسط جرم را توضیح دهد.
فشرده
آیزاک نیوتن: تمام اجسام به دلیل جرمشان نیروی جاذبه بر یکدیگر وارد میکنند. این نیرو، در امتداد خطی که کانونهای جرم دو جسم را بههم متصل میکند، عمل مینماید. نیوتن، این نظریه را بر پایهی کاربرد همگانی نیروی جاذبه در پدیدههای زمینی بنیاد نهاد و آن را به نجوم، حرکات سیارهها، توسعه داد. اما، این نظریه حتا برای خود نیوتن رضایتبخش نبود. چراکه او پاسخی به این پرسش نداشت: چگونه میتوان، برای مثال تاثیر ماه و زمین بر یکدیگر را بدون هیچ واسطهای توصیف کرد.۲و۳و۴ عملکردی این چنینی، به اصطلاح از طریق یک “نیروی جاذبهی نامرئی”، برای نیوتن غیرقابل فهم بود.
آلبرت اینشتین: گرانش برای اینشتین یک نیروی جاذبهی نامرئی میان اجرام نیست، بلکه تاثیر جرم و تکانه بر هندسهی فضازمان است. اینشتین گرانش را در نظریه نسبیت عام بر پایه اصل همارزی بنا نمود. اصل همارزی بیان از یکسان بودن شتاب و میدانِ گرانشی در خلاء دارد. برای مثال، در آسانسوری در حال سقوط آزاد، فردِ درون آن، گرانشی احساس نمیکند. نظریه گرانش اینشتین، فضازمان را ساختاری ۴بُعدیِ و انعطافپذیر میداند که توسط جرمهای بزرگ، مانند سیارهها، ستارهها، سیاهچالهها و کهکشانها تاب میخورد. طبق این نظریه، حتا نور پیرو انحنای فضازمان است. زمان در میدانهای گرانشی قوی یا در سرعتهای بالا، کندتر میگذرد تا در میدانهای ضعیف و سرعتهای پائین.۵ و۶
روشن است که دو نظریه ذکر شده، مسئلهی گرانش را تنها از چشمانداز ماکروسکوپی توصیف کردهاند. بیآنکه کوچکترین اشارهای به همکنشها در سطح میکروسکوپی کنند و یا به «چرایی» بنیادین ایجاد گرانش توسط جرم بپردازند. از اینرو:
ما در این مقاله سعی داریم، پس از پیشگفتار، بهدستاوردهایی در بارهی گرانش در سطح میکروسکوپی بهپردازیم که از نیمهی دوم قرن گذشته تاکنون کسب کردهایم، یعنی از اولین تلاش در سال ۱۹۶۱ تا حال حاضر.
پیشگفتار.
اولین اظهار نظرِ قابل محاسبه و اندازهگیری در بارهی جاذبه (گرانش) را آیزاک نیوتن حدود ۳۰۰ سال پیش ارایه کرد. او در سال ۱۶۸۷ قانون مشهور جاذبه را در کتاب ’اصول ریاضی فلسفه طبیعی‘۷ فرمولبندی نمود. این قانون میگوید: هر جسم، جسم دیگری را جذب میکند، یعنی با آن وارد کنش و واکنش (تعامل) میشود. نیروی میان دو جسم، متناسب است با حاصلضرب جرمهای آنها و معکوس با مجذور فاصلهی بین آنها. اندازهی ضریب تناسب در این قانون، معروف به ضریب جاذبه یا ثابت گرانش که با حرف G نشان داده میشود برابر است با حدود kg ۱۱–۱۰ ۶٫۶۷۴۳۰،
نیروی جاذبه بین دو ذرهِ پروتون در مقایسه با نیروی رانش (دافعه) الکتریکی آنها حدود ۱۰۳۶ مرتبه (!) ضعیفتر است. از اینرو، بهنظر گرانش در سطح ذرات بنیادی نقشی ندارد. در اینصورت، چگونه میتوان به «چرایی» بنیادین ایجاد گرانش توسط جرم پاسخ داد. بهنظر، پاسخ به این پرسش در گرو بنای نظریه گرانش کوانتومی۱۳و۱۴ است.
لازم به ذکر است که نیاز به نظریه گرانش کوانتومی فقط محدود به یافتن پاسخ به چرایی ایجاد گرانش توسط جرم نمیشود، بلکه از جمله برای توصیف مسائل دورانِ آغازین کیهان (زمان انفجار بزرگ) و پروسههای درون سیاهچالهها نیز ضروریست. بهویژه، به این خاطر که فیزیک حاضر فقط تا محدودهی مقیاس پلانک معتبر است. .
در حال حاضر، بحث در بارهی نظریهی گرانش کوانتومی بیشتر محدود به مدلهای نظری، مانند نظریههای میدان مؤثر، معادلهی ویلرـ دویت، و نظریههای جدیدتر، همچون نظریهی ریسمانها، نظریهی گرانش کوانتومی حلقوی و مدلهایی مانند مدلِ پنروز ـ دیوسی میشود. در زیر، در بارهی هر یک از این ایدهها توضیحات کوتاهی ارابه میدهیم.
به کانال تلگرام سایت ملیون ایران بپیوندید