🤩#زیبایی_های_ریاضی
✨ ستارههایی که رفتار پوچ دارند! (قسمت سوم)
👀 وقتی شعاع به صفر می رسد، فشار و چگالی به بی نهایت نزدیک می شود!
🔴اینشتین نمیدانست که آیا میتوان راه حل دقیقی برای معادلات میدان خود پیدا کرد یا خیر. وقتی به بررسی مدار غیرعادی عطارد پرداخت، به دنبال راهحلهای تقریبی بود و در نهایت موفق به یافتن آن شد.
🔴مقاله انیشتین در 25 نوامبر 1915 به کارل شوارتزشیلد، یک سرباز 42 ساله آلمانی، رسید. او در طول جنگ و در زمانهای فراغت، مقاله انیشتین را خواند و ایدههای خود را توسعه داد. شوارتزشیلد در نامهای به تاریخ 22 دسامبر به انیشتین، اولین راهحل دقیق معادلات میدان نسبیت عام را ارائه داد که هندسه فضا-زمان را در اطراف یک ستاره کروی و بدون چرخش توصیف میکرد. این راهحل به او این امکان را داد که حرکت دقیق عطارد به دور خورشید را توضیح دهد.
🔴در فوریه، کارل شوارتزشیلد مقاله دومی منتشر کرد که در آن به بررسی درون ستارهای با جرم زیاد پرداخت. او نشان داد که اگر جرم کافی در یک شعاع کوچک جمع شود، نوری که از آن ستاره تولید میشود، نمیتواند از آن شعاع خارج شود. این شعاع به نام "شعاع شوارتزشیلد" شناخته میشود و مرز چیزی است که امروز آن را "افق رویداد" مینامیم؛ نقطهای که پس از آن هیچ نوری یا ذرهای نمیتواند فرار کند و نشاندهنده وجود یک سیاهچاله است.
🔴کارل شوارتزشیلد در مقالهای نشان داد که اگر جرم زیادی در یک شعاع کوچک جمع شود، نوری که از آن تولید میشود نمیتواند فرار کند و این به تشکیل سیاهچاله منجر میشود. او همچنین به وجود نقطهای به نام "تکینگی" اشاره کرد که در آن چگالی و فشار به بینهایت نزدیک میشوند و قوانین نسبیت عام دیگر کاربرد ندارند. این کشفیات او تنها چند ماه پس از معرفی نظریه نسبیت عام بود.
🔴اینشتین به وجود اشیایی که از معادلات شوارتزشیلد ناشی میشوند، تردید داشت و گفت: "اگر این نتیجه واقعی بود، یک فاجعه واقعی بود."
🔴شوارتزشیلد راهحل خود در معادلات نسبیت عام را مهم میدانست، اما از وجود اجرام ناشی از آن، که بعدها سیاهچاله نامیده شدند، مطمئن نبود. او نگران بود که نتواند مکانیسمی برای شکلگیری این اجرام تصور کند و به فشارهای بینهایت پیشبینیشده اعتقاد نداشت. متأسفانه، او نتوانست تحقیقات خود را ادامه دهد و در می 1916 به دلیل بیماری ناشی از جنگ درگذشت.
🔴اگرچه تحلیلهای ریاضی بر اساس نظریه انیشتین احتمال وجود سیاهچالهها را بالا برد، اما این مفهوم تا زمانی که دلایل قانعکنندهای برای وجود واقعی آنها ارائه نشود، همچنان انتزاعی باقی ماند.
🔴در سال 1930، سوبرهمانیان چاندراسخار، یک دانشجوی 19 ساله هندی، در سفر به انگلستان به دانشگاه کمبریج رفت و به مطالعه اخترفیزیک پرداخت. او تحت تأثیر کتابی از آرتور ادینگتون درباره کوتولههای سفید قرار گرفت و به بررسی حداکثر جرم این ستارهها پرداخت. چاندراسخار دریافت که یک کوتوله سفید نمیتواند بیش از 1.44 برابر جرم خورشید باشد، زیرا در غیر این صورت به یک تکینگی با چگالی بینهایت سقوط میکند. این آستانه اکنون به نام "حد چاندراسخار" شناخته میشود و به درک ما از سیاهچالهها کمک کرد.
🔴 او این یافتهها را در جلسه انجمن سلطنتی نجوم لندن ارائه داد، اما آرتور ادینگتون به چالش کشید و گفت که ایدههای چاندراسخار فقط ریاضیاتی هستند و ارتباطی با دنیای واقعی ندارند. ادینگتون معتقد بود که باید قانونی در طبیعت وجود داشته باشد که از چنین رفتاری در ستارهها جلوگیری کند.
🔴چاندراسخار در نهایت تبرئه شد و در سال 1983 جایزه نوبل فیزیک را برای کارهایش در مورد تکامل ستارگان دریافت کرد. او همچنین کتابی 672 صفحهای درباره نظریه ریاضی سیاهچالهها منتشر کرد. تاریخ نشان داد که ادینگتون اشتباه کرده بود و قوانین طبیعت به ستارگان اجازه میدهند که به شیوهای غیرمعمول رفتار کنند، که این موضوع توسط جی رابرت اوپنهایمر و همکارانش در اواخر دهه 1930 اثبات شد.
🔴اوپنهایمر نتایج چاندراسخار را درباره محدودیت جرم ستارگان گسترش داد و نشان داد که ستارههای نوترونی، که هستههای ستارگان فروپاشیده هستند، میتوانند نوترونها را تشکیل دهند. او و جورج ولکوف ثابت کردند که اگر جرم یک ستاره نوترونی بیشتر از سه برابر جرم خورشید باشد، به طور حتم به یک سیاهچاله فرو میریزد.
⬅️ ادامه دارد...
#️⃣#IDSchools
#️⃣#IDS
#️⃣#IDS_Math
✉️@IDSchools
✉️@IDS_Math
Post #224
520