ماده شامل اتمهایی است که با نیروی الکترومغناطیس به یکدیگر متصلند. اینکه چقدر این بندها محکم هستند بستکی دارد به اینکه جزء کدامیک از چهار حالت ماده باشند: جامد، مایع، گاز و پلاسما.

 پلاسما به صورت طبیعی در هاله‌ی خورشید، هسته‌ی ستارگان و شعاع نور یافت می‌شود. سه حالت پایه‌ای برای ماده وجود دارد که شامل جامد، مایع و گاز می‌باشد. حال آنکه فیزیکدانان، پلاسما را حالت چهارم ماده می‌دانند. این پلاسما ربطی به پلاسمای خون ندارد. به بیان دیگر این واژه در فیزیک از سال ۱۹۲۰ کاربرد داشت، و بیانگر یک گاز یونیزه شده بود. فیزیک پلاسمای فضایی در اوایل سال ۱۹۵۰ با کشف کمربند نوریِ  فان آلن به یکی از مهمترین علوم آن زمان تبدیل شد.

 

به نظر می‌رسد که نور یکی از عمده‌ترین اشکال پلاسما باشد. ماده حالتش را تغییر می‌دهد، همانگونه که در اشکال فیزیکی متفاوت دیده می‌شود. یخ جامد است و از مولکولهای (H2) هیدروژن و (O) اکسیژن طی نظمی خاص تشکیل شده است. ولی اگر یخ ذوب شود، به صورت بخار در می‌آید که گاز است. در این حالتِ کلاسیک بار مثبت هسته‌های هر یک از اتم برابر است با بار همه الکترون‌های چرخان در آن؛ بنابراین بار شبکه صفر است. هر اتمِ کامل از لحاظ الکتریکی خنثی است. وقتی گرمای بیشتری بکار گرفته شود، بخار یونیزه می‌شود. در این حالت الکترون‌ها انرژی کافی بدست می آورند که بتوانند از داخل اتم بگریزند. این اتم یک الکترون از دست می‌دهد و بار مثبتی در شبکه دریافت می‌کند که «یون» نام دارد. یونیزه شدن در گازی که از لحاظ گرما به دمای مناسب رسیده بارها اتفاق می‌‌‌افتد و ابری از یون‌های الکترونیکی آزاد تشکیل می‌دهد. بنابراین الزاماً همه‌ی اتمها یونیزه نمی‌شوند و برخی کاملاً دست نخورده باقی می‌مانند، بدون اینکه در شبکه بار باشد. این مخلوط گاز یونیزه شده شامل یون‌ها، الکترون‌ها واتم‌های خنثی است و «پلاسما» نامیده می‌شود. پلاسما باید مقدار کافی اجزاء باردار داشته باشد، حال آنکه گاز کلاً نمایانگر اثر مجموع میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی است.

 

 

اگر چه پلاسما شامل الکترون‌ها و یون‌ها می‌باشد والکتریسیته را انتقال می‌دهد، یک صورت کُلی خنثی است. در کمیت‌های قابل محاسبه تعداد الکترون‌ها و یون‌ها برابرند. اجزاء باردار تحت تأثیر میدان الکتریکی در داخل پلاسما می‌شود. این رویدادهای پیچیده‌ای که در درون پلاسما صورت می‌پذیرد، باعث می‌ شود تا پلاسما حالتی پیچیده از ماده‌ی جاذب و بی نظیر باشد. پلاسما هم در مکان‌های معمولی و هم در جاهای خاص پیدا می‌شود. وقتی جریان الکتریکی از گاز نئون عبور کند، هم پلاسما و هم نور تولید می‌شود. صاعقه، تخلیه عظیم الکتریکی در جو است که باعث ایجاد مجموعه ناهمگونی از پلاسما می‌گردد.

پلاسما جزئی از این مجموعه دنباله دار است که از گاز یونیزه شده توسط نور خورشید و سایر جریانات ناشناخته حاصل می‌شود. خورشید یک کره‌ی پلاسما به اندازه ۱.۵ میلیون کیلومتر است که توسط واکنش هسته‌ای گرم می‌شود. دانشمندان برای دستیابی به اهداف عملی پلاسمای خیلی داغ در سطوح مغناطیسی است. در فضا، پلاسما نقش خیلی مهمی دارد و برای زمین همچون سپری در مقابل پرتوهای کیهانی عمل می‌کند و بیشتر  اثرات خورشیدی بر روی زمین توسط انرژی از طریق لایه‌های یونیزه شده به بالای جو انتقال داده می‌شود. پلاسما و مشتقاتش در عرصه‌ی انرژی بسیار مهم هستند، و اگر این انرژی گرفته شود از جریان انرژی هسته‌ای بسیار قوی‌تر خواهد بود.

مقالات اخیری که در جامعه‌ی علمی مطرح شده درباره حرکت سریعتر از نور می‎‌باشد. اما من در این اندیشه ام که نظریه نسبیت آینشتاین این مسأله را رد می‌کند. بالاخره می‌شود؟

توماس رومن فیزیکدان از دانشگاه ایالت مرکزی کانکتیکات چنین توضیح می‌دهد:

نظریه‌ی نسبیت آینشتاین می‌گوید هیچ چیز نمی‌تواند از سرعت نور پیشی گیرد، اما این نظریه زمانی کاربرد دارد که فضا- زمان مسطح باشد. وقتی که فضا- زمان انحنا دارد این نظریه تنها به صورت محدود و موضعی امکان پذیر است، بدین معنی که بیشتر نواحی فضا- زمان مسلطند. حال هواپیمایی را در نظر می‌گیریم که مماس با کره‌ی زمین در حال حرکت است. حالت هندسی هواپیما شباهت زیادی به شکل هندسی کره زمین دارد و این در حالی‌ست که اندازه‌ی هواپیمایی مذکور در مقایسه با انحنای شعاع کره زمین بسیار کوچکتر می‌باشد.

در انحنای فضا- زمان  وقتی که دو ناظر با فاصله‌ی زیاد از همراه مقایسه می‌کنیم نمی‌توانیم از فضا- زمان مسطح موضعی چندان بهره جوییم. موقعیتی را که در هندسه‌ی هواپیما و کره شاهد بودیم مطابق همان موقعیتی است که در مورد دو ناظر با فاصله‌ی زیاد از هم و در قیاس با انحنای شعاع کره زمین مشاهده کردیم. اگر چه هر یک از دو ناظر نظیر همان هواپیما در منطقه مذکور عمل می‌کند، ولی هیچ هواپیمایی نمی‌تواند در عین حال جایگزین هر دو ناظر شود. در نتیجه هر دو ناظر در انحنای فضا- زمان در محل خود و نه در هر نقطه ای از کره زمین مشمول نظریه نیستند.

 موقعیت‌های مشابه نیز در این دنیای پهناور به وقوع می پیوندد. اینجا کسی نباید به فکر حرکت کهکشان‌ها در فضا و یا گسترش فضای ما بین کهکشان‌ها باشد. طبق نظریه‌ی نسبیت که مثال‌های فوق بر پایه آن استوار بود. هیچ محدودیتی در سرعت گسترش فضای مابین کهکشان‌هایی که از ما فاصله می‌گیرند موجود نیست. اما هنوز هم کاربرد  این نظریه محدود است و در این حیث ما نمی‌توانیم بخشی از پرتو نور را دنبال کنیم و موفق به گرفتن آن شویم. تصور کنید که تعدادی حشره روی ورقه‌ی پلاستیکی در حال حرکتند، با کشیدن این ورق با سرعت بالا و دلخواه حشرات از یکدیگر دور می‎شوند، اما سرعت حرکت آنها سریعتر از پرتو نور نیست.

 بر طبق یک پیشنهاد جدی درباره حرکت تابدار حرکت حباب فضای داخلی حباب مسطح است و در اینجا قانون نسبیت کاربرد دارد. در این بخش، از دیدگاه ناظر درون حباب هیچ چیز نمی‎‌تواند سریعتر از نور حرکت کند. خارج از حباب نیز نسبت به ناظری که خارج از حباب قرار دارد فضا- زمان در دیواره حباب، نور در داخل حباب نسبت به خارج آن سریعتر حرکت می‌کند. این مسأله می‌تواند درباره‌ی پرتو‌های نور داخل حباب مصداق یابد. آنها نیز در فضای تابدار فضا- زمان در حال حرکتند. آنچه که باعث ایجاد این عدم تطابق در دو ناحیه مسطح فضا- زمان شده ، انحنای فضا- زمان بزرگی است که در دیواره‌ی حباب وجود دارد و این دو ناحیه را از هم جدا می‌سازد.

 

 مارتین باچر کیهان شناس از دانشگاه کمبریج نقطه نظر زیر را ارائه  می‌کند: «مطابق تصور پیشین آینشتاین درباره‌ی طبیعت فضا- زمان، هیچ محدودیتی درباره‌ی سرعت حرکت شئ وجود ندارد. در صورتی که ماده، انرژی و یا هر شیئی بتواند بالاتر از سرعت نور حرکت کند نظریه آینشتاین بخشی نسبیت یا علت و معلولی که از گذشته تا آینده مطرح بود نقض خواهد شد.»

در کالبد نظریه پیشین آینشتاین زمان عنصری مطلق است. زمان یک واقعه و برنامه زمانی مربوط به آن نزدیک تمام ناظران یکسان است و سرعت نیز به این روند معمولی حرکت اضافه می‌شود. برای سرعت‌های  خیلی پایین (در اینجا واژه‌ی پایین مربوط به سرعت نور است) همانگونه است که در نظریه نسبیت آمده، اما برای سرعت‌های بالا تغییراتی اتفاق می‌افتد. آزمایش مایکلسون – مُرلی در اوایل  قرن بیستم نشان داد که سرعت نور درباره تمامی ناظرانی که حرکت‌های مشابهی دارند یکسان است. بنابراین قوانین سرعت باید تغییر یابد. سرعت نسبی دو شیئی که یکی حرکتی مشابه نور و دیگری حرکتی پایینتر از سرعت نور دارند باید با سرعت نور شود. وقتی هر دو پایین تر از سرعت نور حرکت کنند سرعت نسبی باید کمتراز سرعت نور باشد.

 نتیجه‌ی عجیب آنکه زمان خصوصیت مطلق خود را از دست می‌دهد. زمانی که ناظرانی  حق یگدیگر حرکت می‌کنند مطابق یکدیگر نیست. اما ناظران به این توافق دارند که حوادث دارای نظم و ترتیب باشند. اگر ما بپذیریم که سرعت بالاتر از نور امکان‌پذیر است برخی ناظران وقایع را قبل از گروه دیگر دریافت می‌کنند. ترتیب زمان تنها وقتی ثابت است که دو واقعه با سرعتی کمتر از نور و  یا برابر نور حادث شوند.

 درعرصه این عالم پهناور بارها بطور پراکنده مطرح شده که می‌توان سرعتی بالاتر از نور داشت. در نگاه اول این مسأله ممکن به نظر می‌رسد. اما باید ذکر کرد که این عالم پهناور با توجه به نظریه نسبیت آینشتاین توضیح داده شده و این نظریه نسبیت عمومیت یافته. در این نظریه حرکتی که متناسب با حرکت نور باشد محدو د است . در نتیجه توّرم تداخل فضا  زمان جدایی مابینن دو نقطه دور از هم می‌تواند به سرعتی بالاتر از سرعت نور صورت پذیرد. هیچ چیز نمی‌تواند در فضا سریعتر از نور بگذرد اما فضا خود می‌تواند اشیاء را به شکل یک غشاء در داخل خود حمل نماید.


این مطلب پیشتر توسط اینجانب در سایت رشد منتشر شده.

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *