انرژی تاریک

[Mahdieh. GH]

سلام به همه ی دوستان نجومی و هم آوایی!
تو این تاپیک قصد داریم یکی دیگه از مهم ترین و جالب ترین چالش های فیزیک رو بررسی کنیم، معمایی که هنوز مدتی از کشف ماده تاریک نگذشته، ذهن کیهان شناسان رو درگیر خودش کرد

قراره که با همراهی همدیگه در رابطه با " انرژِی تاریک " بحث کنیم و دانسته هامون رو به اشتراک بزاریم!
پیشاپیش ممنون از همراهی تون
موفق باشیم

........

پ.ن: فعلا روند تاپیک به این صورت باشه که در رابطه با کشف و مفهوم انرژی تاریک بحث کنیم.
ممنون

[مداد رنگیهام]

من یه چیزی بگم؟
این که بگیم در همه حالت ها جرم منفی باعث تضعیف نیروی گرانش بین دو جرم مثبت میشه یکم اشکال داره
ما میدونیم در مورد گرانش نیوتونی نیروی بین 2 جرم منفی همیشه دافعس و نیرویبین دو جرم مثبت همیشه جاذبس.میمونه نیروی بین یک جرم منفی و یک جرم مثبت حالا یه بار دیگه به شکل زیر نگاه کنین:



تو این شکل دو جرم مثبتمون به هم نیروی جاذبه وارد میکنن و جرم های منفی که در فاصله ی بین این دو جرم مثبت وجود داره به هم دافعه وارد میکنن تا اینجا درست؟ حالا بریم سراغ بر هم کنش بین جرم مثبت با جرم منفی که در فاصله ی بین دو جرم مثبت قرار داره.اگر جرم مثبت بیشتر باشه نیرو میشه جاذبه و اگر جرم منفی بیشتر باشه نیروی حاکم دافعس!(رجوع به پست 43)حالا اگر فرض کنیم جرم منفی به صورت یکنواخت در همه جا پخش شده باشه هر چه قدر که فاصله دو جرم مثبت از هم کمتر بشه مسلما مقدار ماده منفی کمتری در فاصله بینشون قرار میگیره وبا بیشتر بودن میزان جرم مثبت به منفی برآیند نیروها به سمت گرانش میل پیدا میکنه از طرفی با کم شدن فاصله با توجه به اینکه گرانش با مجذور فاصله رابطه عکس داره نیروی گرانش بین دو جرم مثبت هم بیشتر میشه و این خودش کمک کنندس تا برآیند نیروها به سمت گرانش میل کنه.
با بیشتر شدن فاصله, هم جاذبه بین دو جرم مثبتمون کم میشه هم میزان جرم منفی که میتونه بین دو جرم مثبت قرار بگیره بیشتر میشه و به این ترتیب با غلبه میزان جرم منفی به مثبت بر آیند نیروها میره به سمت پاد گرانش و در نهایت انبساط.
شاید به همین دلیله که در مورد اجرام نزدیک مثله دو کهکشان نزدیک نیروی گرانش میتونه بر انبساط عالم غلبه کنه و دو جرم به جای دور شدن به هم نزدیک بشن.

[مداد رنگیهام]

اِهم اِهم... دوستان من یه اشتباهی در پست قبل انجام دادم....در مورد نیروی بین یک جرم منفی و یک جرم مثبت، چه جرم مثبتمون بزرگتر باشه چه جرم منفیمون، همواره جرم منفی به سمت جرم مثبت حرکت میکنه و جرم مثبت در همون راستا از جرم منفی دور میشه،تاثیر اندازه جرم مثبت و منفی روی جهت نیرو نیست بلکه نتیجه ی این حرکت رو مشخص میکنه یعنی چی؟یعنی اگر جرم منفی بزرگتر باشه دو جسم در حین حرکت لحظه به لحظه از هم دور میشن و به هم نخواهند رسید و اگر جرم مثبت بزرگتر باشه روزی جرم مثبت و منفی به هم میرسن(با در نظر گرفتن فرض اولیه که جرم منفیمون ثابته و جاری نمیشه اندازه جرم منفی و مثبتمون خیلی اینجا برامون تاثیر گذار نیست و اهمیت خاصی فکر نکنم داشته باشه)
بنابر این ماده منفی که در بین دو ماده مثبتمون قرار داره همواره نیرویی به سمت خارج بهش وارد میکنه و باعث تضعیف نیروی گرانش بینشون میشه.
....................
بازم شرمنده بابت اشتباهم...اینم بگم که هیچ اطمینانی راجع به این پستم و پستهای بعدیمم نیست

[Ehsan]

سوالاتی که دارم اینه:

آیا اصلاً کلاً عملاً و نظراً () این گزاره که «گرانش در این حالت ضعیفتر از گرانش در خلا هستش» صحیحه؟

چرا در این مورد اثرِ گرانش تضعیف میشه؟

این تضعیف شدن یک نواخته یا تابعِ فاصله است؟ چرا و چه طور؟ (یعنی اگر تابع هستش چه طور تابعی؟)

آیا فاصله ای وجود داره که بعد از اون فاصله پادگرانش کاملا غالب بشه یا نه، در بینهایتِ دور هم فقط گرانش احساس میشه؟

....
بنابر این ماده منفی که در بین دو ماده مثبتمون قرار داره همواره نیرویی به سمت خارج بهش وارد میکنه و باعث تضعیف نیروی گرانش بینشون میشه.
....................

نکته ی کلیدی داستان همین عبارتِ بولد شده در نقلِ قولِ بالاست


این شکل رو عنایت داشته باشید:

توی این شکل تنها جرمهای منفی درونِ کره ای که بینِ دو جرمِ مثبت قراره داره موثر هستند واسه همین من بقیه ی جرمهای منفی رو ریختم دور چون تاثیری ندارند! (از نظرِ ریاضی هم میشه اینو نشون داد، به این میگن قضیه پوسته ی نیوتون)

حالا با این تفسیر میشه جوابِ سوالات رو داد:

خوب اولا وثانیا جرمِ منفی ِ بینِ دو تا جرمِ ما باعثِ ایجادِ نیرویی بر خلافِ گرانش میشه و اون رو تضعیف میکنه، پس واقعا گرانش تضعیف میشه

ثالثا و رابعا با دورتر کردنِ دو تا جسم از هم اتفاقی که می‌افته اینه:

1.گرانشِ خالص (یعنی بدونِ در نظر گرفتنِ جرمِ منفی) به خاطرِ دورتر شدنِ فاصله ضعیفتر میشه
2. میزانِ جرمِ منفی ِ موثرِ بینِ* دو جسم زیادتر میشه، بنا بر این نیروی خالصِ پادگرانش قویتر میشه

در نتیجه ی این دو اتفاقِ توامان، جایی وجود خواهد داشت که یک هویی زورِ جرمِ منفی به جرمِ مثبت می‌چربه و این فاصله به بعد نیرویِ حاکمِ بینِ این اجسام دافعه خواهد بود!

نیروی گرانش (قرمز) نیروی پادگرانش (آبی) بر حسبِ فاصله میشه یه چیزی شبیهِ این:

میبینید که از جایی به بعد پادگرانش قویتره، بنا بر این نیروی برایند دافعه است (دقت کنید وقتی فاصله خیلی نزدیکه، گرانش این قدر قویه و جرمِ منفی این قدر ضعیفه که تقریبا هیچ اثری از جرمِ منفی دیده نمیشه)

حالا داستان از این جا به بعد جالبتر می‌شه:

فرض کنید که توی این دنیایِ پر از جرمِ منفی، ناگهان یک اتفاقِ عجیب و غریب رخ بده طوری که ما مثلِ فامیلِ دور توی این کلیپ بهت زده بشیم

فرض کنید ناگهان یک انفجاری درونِ این ماده ی منفی رخ بده طوری که از یک نقطه، گویی بسیار بسیار کوچک با چگالیِ بینهایت زیادِ مثبت، مقداری ماده به وجود بیاد و شروع کنه به منبسط شدن.

حالا باید تحلیل کنیم همین طوری که این گویِ ما که پر از ماده ی مثبته داره منبسط میشه، چه اتفاقی براش می‌افته و شتابِ انبساطش تو هر لحظه چه جوریه.

خوب تحلیل کنید (تحلیلش تقریبا شبیهِ تحلیلِ بالاست، اما کمی تفاوت داره و کمی زیباتره)

(این گوی جهانِ ماست و این انفجار همون انفجارِ بزرگه)

[smhm]

(این گوی جهانِ ماست و این انفجار همون انفجارِ بزرگه)

اگر فرض کنیم انفجار بزرگ درون یک فضای بینهایت از ماده منفی ایجاد شده باشه، مثل آن است که یک انفجار در عمق یک اقیانوس رخ بدهد ممکنه در ابتدا انفجار کمی پیشروی کنه ولی بعلت فشار زیاد آب، دوباره به سرعت جمع میشه و بحالت اول برمیگرده. حالا تصور کنید گوی جهان ما درون یک جهان بزرگ با جرم منفی از هر طرف داره بهش فشار وارد میشه حتی اگر جرم منفی خیلی رقیق هم باشه با توجه به اینکه محدودیتی برای حجم فضا نداریم، در مجموع فشار خیلی زیاد میشه بقدری که حتی انفجار بزرگ جهان ما شاید اصلا نتونه اتفاق بیافته.

توی این شکل تنها جرمهای منفی درونِ کره ای که بینِ دو جرمِ مثبت قراره داره موثر هستند واسه همین من بقیه ی جرمهای منفی رو ریختم دور چون تاثیری ندارند! (از نظرِ ریاضی هم میشه اینو نشون داد، به این میگن قضیه پوسته ی نیوتون)

چرا جرمهای خارج از کره مؤثر نیستند؟ همونطور که جرمهای داخل کره جرمهای مثبت را از هم دور می کنند، جرمهای خارج از کره هم می تونند دو جرم مثبت را بهم نزدیک کنند.

[مداد رنگیهام]

در اولین لحظه شروع انبساط، ما ماده مثبتی در دریایی از ماده منفی داریم،در این لحظه به علت قضیه پوسته نیوتون (آقا احسان توضیح میدن من دقیق نمیدونم چیه) از طرف ماده منفی نیرویی به ماده مثبت وارد نمیشه وقتی جرم مثبت شروع میکنه به انبساط ، چون ماده منفیمون خیلی رقیقه و جاری هم نمیشه اگر فرض رو بر این بذاریم که ماده مثبت بتونه درون ماده منفی نفوذ کنه ، با انبساط ماده مثبت، مقداری ماده منفی در درون ماده مثبت قرار میگیره و نیرویی به سمت خارج به ماده مثبتمون وارد میکنه که این باعث میشه ماده مثبتمون بیشتر و سریعتر منبسط بشه با انبساط بیشتر ،ماده منفی بیشتری در داخل ماده مثبتمون قرار میگیره و این چرخه همینطور تکرار میشه و انبساط سریعتر و سریعتر میشه.

[narcissus flower]

ببخشید . من هوس کردم ساز مخالف بزنم

من کلا با فرض اولیه مشکل دارم...( جسارتا).اینکه ما فرض کنیم که اون دریای جرم منفی رو داریم , مثل این هست که انگار قبل از انفجار , فضای ما تعریف شده و وجود داره.و مملو از جرم منفی هست .این داره ایده ی انفجار بزرگ که با انفجارش فضا تشکیل میشه رو نقض میکنه.ایا ما این اجازه را داریم؟؟
یعنی قالب جهان ما از ابتدا تعیین و ثابت شده .
حالا من دچار ابهام شدم
کلا جهان ما ( فضای ما ) باید منبسط بشه .یعنی اون دریای ما گسترش میابد.از طرفی چگالی ثابت فرض کردیم.( میدونیم که اینجوریه).کی تو این دریا , اب میریزه؟؟
دچار تناقض برای پایستگی و بقای جرم و انرژی نمیشیم

[Ehsan]

چرا جرمهای خارج از کره مؤثر نیستند؟ همونطور که جرمهای داخل کره جرمهای مثبت را از هم دور می کنند، جرمهای خارج از کره هم می تونند دو جرم مثبت را بهم نزدیک کنند.

توضیحش یه کمی ریاضیه، اما شهودی‌ش میشه این، فرض کنید یک جسمی درونِ توی یک پوسته ی کروی با جرمِ مفی قرار گرفته، این تصویر رو نگاه کنید:



فرض کنید فقط اثرِ جرمِ های موثر رو در نظر بگیرید، مقدارِ جرمِ یک کمتر از جرمِ دو هستش پس باید نیروی بیشتری داشته باشه اما همان قدری که جرمش کمتره، نزدیکتر هم هست و جرمِ دو علی رغمِ زیادیش دوره و اثرش کم، این نزدیکی دقیقا اثرِ کم جرمی رو خنثی و نیروی دو طرف برابر میشه، چون این کار رو به ازای تمامِ سطحِ کره میشه انجام داد، پس در نتیجه پوسته ی یکنواخت به اجرامِ درونِ خودش هیچ نیرویی وارد نمی‌کنه. چون تمامِ جرمِ منفی بیرون رو میشه مجموعه ای نامتناهی از پوسته ها در نظر گرفت، پس هیچ نیرویی هم از طرفشون وارد نمیشه.

اگر فرض کنیم انفجار بزرگ درون یک فضای بینهایت از ماده منفی ایجاد شده باشه، مثل آن است که یک انفجار در عمق یک اقیانوس رخ بدهد ممکنه در ابتدا انفجار کمی پیشروی کنه ولی بعلت فشار زیاد آب، دوباره به سرعت جمع میشه و بحالت اول برمیگرده. حالا تصور کنید گوی جهان ما درون یک جهان بزرگ با جرم منفی از هر طرف داره بهش فشار وارد میشه حتی اگر جرم منفی خیلی رقیق هم باشه با توجه به اینکه محدودیتی برای حجم فضا نداریم، در مجموع فشار خیلی زیاد میشه بقدری که حتی انفجار بزرگ جهان ما شاید اصلا نتونه اتفاق بیافته.

این تیکه از پستم رو دقیقتر بخونید

....
فرض کنید که من یک ماده ی نامرئی با جرمِ منفی داشته باشم که قبل از انفجارِ بزرگ توی کلِ فضا پخش بوده (دقت کنید کلا دیدگاهم کلاسیکه هااااااا، یعنی کاری با این که فضا موقعِ انفجارِ بزرگ به وجود اومده و این حرفا، ندارم از این گذشته به پیچیدگی های نظری وجودِ جرمِ منفی هم وارد نمی‌شم،
صرفا یک استفاده ی ابزاری از این موجودِ خیالی می‌کنم) این که این ماده نامرئی هستش یعنی این که جاری نمیشه و اثرِ اتلافی هم روی حرکت نداره و کلا برهمکنشِ الکترومغناطیسی نداره.

پس خبری از اتلاف و این حرفا نیست

ببخشید . من هوس کردم ساز مخالف بزنم

من کلا با فرض اولیه مشکل دارم...( جسارتا).اینکه ما فرض کنیم که اون دریای جرم منفی رو داریم , مثل این هست که انگار قبل از انفجار , فضای ما تعریف شده و وجود داره.و مملو از جرم منفی هست .این داره ایده ی انفجار بزرگ که با انفجارش فضا تشکیل میشه رو نقض میکنه.ایا ما این اجازه را داریم؟؟
یعنی قالب جهان ما از ابتدا تعیین و ثابت شده .
حالا من دچار ابهام شدم
کلا جهان ما ( فضای ما ) باید منبسط بشه .یعنی اون دریای ما گسترش میابد.از طرفی چگالی ثابت فرض کردیم.( میدونیم که اینجوریه).کی تو این دریا , اب میریزه؟؟
دچار تناقض برای پایستگی و بقای جرم و انرژی نمیشیم

من خودمم به می‌دونم که این مدل غلطه، اما برای شباهتِ زیادش به مدلِ استاندارد ِ واقعی دارم شرحش می‌دم و بعدا پیچیدگی های این مدلِ غلط رو بحث می‌کنیم، حالا شما پیش دستی کردید برای تاکیدِ غلطیش بعدا از پستِ شما استفاده ی مفیدی به عمل خواهد آمد

در اولین لحظه شروع انبساط، ما ماده مثبتی در دریایی از ماده منفی داریم،در این لحظه به علت قضیه پوسته نیوتون (آقا احسان توضیح میدن من دقیق نمیدونم چیه) از طرف ماده منفی نیرویی به ماده مثبت وارد نمیشه وقتی جرم مثبت شروع میکنه به انبساط ، چون ماده منفیمون خیلی رقیقه و جاری هم نمیشه اگر فرض رو بر این بذاریم که ماده مثبت بتونه درون ماده منفی نفوذ کنه ، با انبساط ماده مثبت، مقداری ماده منفی در درون ماده مثبت قرار میگیره و نیرویی به سمت خارج به ماده مثبتمون وارد میکنه که این باعث میشه ماده مثبتمون بیشتر و سریعتر منبسط بشه با انبساط بیشتر ،ماده منفی بیشتری در داخل ماده مثبتمون قرار میگیره و این چرخه همینطور تکرار میشه و انبساط سریعتر و سریعتر میشه.

حرفاتون تا حدودِ بسیار بالایی درسته و طرحِ کلی قضیه رو شرح میده اما جزئیاتش باید کمی تجدید ِ نظر کرد، اونجا که گفتین «انبساط سریعتر میشه» باید تصحیح بشه، بله تو بعضی شرایط تسریع میشه اما انبساط الزاما همیشه تسریع نمیشه، فقط کندی انبساط کمتر میشه!

حالا یکی می‌تونه خیلی دقیقتر اتفاقی که می‌افته رو شرح بده؟! (راهنمایی: به پستهای ابتدایی تاپیک و بحثِ چگالی انرژی تاریک مراجعه کنید )

[mohsen4465]

بستگی به قدرت انفجار داره. اگه انفجار ضعیف باشه جرم مثبت دوباره روی خودش فرو میریزه. اگه یک مقدار خاصی باشه با جرم منفی به تعادل میرسه و برای همیشه در همون اندازه ساکن میمونه و اگه انفجار قوی باشه و بتونه از اون نقطه تعادل عبور کنه (هر چند خیلی کند و آهسته) از اونجا به بعد شتاب مثبت میگیره و دیگه نمیشه جلوی انبساطشو گرفت. اینهو قطار شهربازی میمونه. لحظه انفجار رو اون لحظه در نظر بگیرید که قطار تو گودی ریله و حداکثر سرعت رو داره. با صعود به بالای قله ریل، رفته رفته از سرعتش کم و کم‌تر میشه. بسته به اینکه سرعتش چقدر باشه سرنوشتهای متفاوتی داره. شاید اصن به بالای ریل نرسه و دوباره برگرده پایین. شاید همچین که رسید به بالای ریل سرعتش 0 بشه. شاید هم با سرعت مورچه‌ای از نوک قله مسیر عبور کنه و بیافته تو سرآزیری سقوط!!!


راستی آقا احسان اون نموداری که در خصوص نقطه تعادل گذاشتین نباید خط آبی هم دقیقاً مثل خط قرمز حالت صعودی توان‌دار در سمت مخالف و بصورت قرینه داشته باشه؟ چرا خطیه؟ این نمودار رو میگم:



یه چیز دیگه؛ میگم که ما الان داریم تو اون قطاره شیرجه بعد از قله رو میریم دیگه؟

[مداد رنگیهام]

با منبسط شدن ماده مثبتمون از چگالی ماده مثبت کم میشه در حالی که چگالی ماده منفیمون ثابت میمونه چون ما فرض کردیم ماده منفیمون جاری نمیشه از طرفی ماده ای هم که بهش اضافه نمیشه پس چگالیش ثابته.خب در لحظه اول چگالی ماده مثبتمون زیاده و ذرات به هم نزدیکن بنابر این نیروی گرانش بینشون باعث کند شدن انبساط میشه ولی با پیش رفتن انبساط چگالی ماده مثبت کم میشه ذرات از هم فاصله میگیرن پس گرانش بینشون کم میشه و از طرفی ماده منفی هم داره بینشون قرار میگیره و پادگرانش ماده منفی هم به کمک انبساط میاد و از کندی انبساط کم میکنه و به این ترتیب در ابتدا گرانش بین ماده مثبت غالبه و انبساط رو کند میکنه در حالی که رفته رفته پاد گرانش ماده منفی غالب میشه .

[smhm]

و از طرفی ماده منفی هم داره بینشون قرار میگیره و پادگرانش ماده منفی هم به کمک انبساط میاد و از کندی انبساط کم میکنه

این ماده نامرئی هستش یعنی این که جاری نمیشه و اثرِ اتلافی هم روی حرکت نداره و کلا برهمکنشِ الکترومغناطیسی نداره.

اگر قرار باشه این ماده منفی هیچ برهمکنشی با ماده مثبت نداشته باشه در اینصورت هیچ نیروی پادگرانشی هم در کار نیست.