پاد گرانش

نیروهای گرانشی در همه جای جهان دیده می شوند و مسئول نظم دادن به جهان هستی می باشند به هر سو که نظر کنیم این نیروها را می بینیم از روی زمین که جاذبه زمین با زندگی ما عجین شده و همه آثار آن را دیده و می بینیم تا نیروهائی که سیارات را به دور ستارگان نگه داشته و… یکی از خصوصیات گرانش این است که بر خلاف نیروهای الکترومغناطیسی همیشه به صورت جاذبه می باشد و نه دافعه ، همچنین هیچ چیزی به نام حائل گرانشی که سد راه گرانش باشد وجود نداردبا این حال عده ای معتقدند گرانش منفی“پادگرانش” واقعا وجود دارد ولی دلائل مختلفی است که نشان دهیم چرا پادگرانش (یا حتی کاهنده نیروی گرانش و یا حائل گرانشی و… ) وجود ندارد . البته نکته بسیار مهم این است که این دستگاه ها و روش ها باید بدون مصرف انرژی (و یا حتی تولید انرژی) باشند و گرنه با مصرف انرژی همان موشکی هم که به فضا می رود در واقع بر نیروی گرانش غلبه می کند. دراین مقاله در مورد پاد گرانش و این که پاد گرانش چه چیزی هست و نیست و اگر وجود داشته باشد چه خواصی دارد توضیح می دهیم .

۱- مروری به مقاله های گذشته

گرانش یکی از مهمترین نیروهای جهان می باشد. که بدون نیروی گرانش نه تنها ستارگان و سیارات و…بلکه اتم هائی که امروزه در بدن ما و…اطراف ما وجود دارند نیز شکل نمی گرفتند . ما در فصل گرانش(۱) تا جائی که امکان داشت مطالب مختلف را به صورت ساده و خلاصه جمع آوری کردیم و ابتدا از تاریخ گرانش شروع کرده و تا نیروهای کشندی (۱و۲) این فصل را به پایان بردیم (برای دسترسی به کل لینک های فصل گرانش(۱)به “جمع بندی مقاله های فصل هفتم – گرانش (۱) “ مراجعه کنید ، به منظور درک بهتر این مقاله و مقاله هائی که در ادامه خواهد آمد بهتر است مقاله های فصل هفتم را مطالعه کنید) و ادامه مطالب در مورد گرانش را به فصل بعدی گرانش(۲) که در واقع ادامه مقالات فصل هفتم می باشد موکول کردیم (برای دسترسی به کل لینک های فصل گرانش(۲) به “جمع بندی مقاله های فصل هشتم – گرانش (۲) “ مراجعه کنید)

۱) مقالات فصل هفتم ، گرانش (۱)

به طور خلاصه مقالات فصل هفتم از این قرار می باشد .
۱-۱) تاریخچه گرانش قبل از نیوتن : این مقاله در مورد تاریخچه گرانش و نظریه زمین مرکزی می باشد
برای مطالعه به مقاله “ تاریخچه گرانش قبل از نیوتن “ مراجعه کنید .

۱-۲) زندگینامه نیوتن : نیوتن بنیانگزار مکانیک کلاسیک بود و نقش بسیار موثری در پیشبرد فیزیک و کلاسیک داشت از این رو یک مقاله را با نام” زندگینامه نیوتن”اختصاص دادیم که درآن به جزئیات زندگی نیوتن پرداختیم.

۱-۳) نیوتن و گرانش:درمقاله “نیوتن و گرانش“داستان کشف و فرمول بندی نیروی گرانش جهانی را توسط نیوتن شرح می دهیم. ازداستان اقتادن سیب تا…کلیه وقایعی که منجر به کشف قانون گرانش عمومی شد .

۱-۴) قانون جاذبه عمومی نیوتن : در مقاله “قانون جاذبه عمومی نیوتن“ ابتدا فرمول قانون گرانش جهانی را شرح داده و در ادامه بسیاری از پدیده های مربوط به آن را توضیح دادیم .

۱-۵) مکانیک مداری و قوانین کپلر : در مقاله “مکانیک مداری و قوانین کپلر”ضمن توضیح بسیاری از مسائل در رابطه با مکانیک مداری قوانین سه گانه کپلر را هم آورده و توضیح کاملی در مورد آنها می دهیم .

۱-۶) گرانش و انرژی : درمقاله “ گرانش و انرژی “ حرکت سیاره هاو… را باتوجه به قوانین و فرمول های انرژی موردبررسی قرارداده و درمقاله “کمک گرانشی“ با روش زیرکانه ای برای فرستادن سفینه ها و فضاپیماها به اعماق فضا آشنا میشویم .

۱-۷) نیروی های کِشندی : نیروی کِشندی یک اثر ثانویه از نیروی جاذبه می باشد در مقاله های  “نیروهای کشندی(۱) ” و همچنین “ نیروهای کشندی(۲) ” دراین رابطه توضیح می دهیم.

۲) مقالات فصل هشتم ، گرانش (۲)

این فصل در واقع ادامه فصل اول می باشد و ما در این فصل مطالب متنوع دیگری در ارتباط با نیروی گرانش را مورد بررسی قرار می دهیم .

۲-۱) گرانش سطحی : در مقاله “ گرانش سطحی “ موضوع مورد بحث نیروی جاذبه و شتابی است که به اجسام ریز وخرد درسطح سیارات و اقمار و…اجسام عظیم سماوی واردمی شود.ما این شتاب رابه نام شتاب جاذبه شناخته وبا g نشان میدهیم.

۲-۲) سرعت فرار : سرعت فرار به حداقل سرعتی گفته می‌شود که یک جسم باید داشته باشد تا بتواند از چنگ نیروی گرانش جسم دیگر بگریزد. در مقاله “ سرعت فرار“ در مورد سرعت فرار توضیح میدهیم.

۲-۳) صعود : فرار ازجاذبه زمین و رفتن به آسمان و دستیابی به کرات آسمانی یکی از آرزوهای بشر نخستین و انسان متمدن بوده و هست. ولی آنچه باید بدانیم این است که فرار ازجاذبه زمین سخت ترازچیزی می باشد که فکر میکنیم. در مقاله “صعود “نشان می دهیم چرا فرار از گرانش زمین اینقدر مشکل می باشد .

۲-۴) فرود : اگرچه فرار از جاذبه زمین بسیار سخت و پر هزینه می باشد ولی برگشت به جو زمین هم آنقدر ساده نیست برای فضاپیمائی که از زمین خارج شده و قصد برگشت به زمین را دارد ورود به جو زمین اگر بدون تمهیدات ایمنی صورت گیرد می تواند بسیار خطرناک باشد در مقاله “ فرود “ توضیح می دهیم یک سفینه فضائی که از زمین خارج شده چگونه باید به جو برگشته تا دچار حادثه نشود.

۲-۵) نقاط لاگرانژی : نقاط لاگرانژی نقاطی است که اثر نیروی جاذبه دو جسم عظیم روی یک ذره همدیگر را خنثی می کنند این نقاط خواص شگفت انگیز و کاربردهای فراوانی در علوم مرتبط با فضانوردی دارند در مقاله “ نقاط لاگرانژی “ به این مسئله می پردازیم .

۲-۶) شتاب گرانشی زمین : شتاب گرانشی زمین که ما آن را با g نشان میدهیم شتابی است که به همه اشیاء پیرامون زمین وارد میشود مقدار این شتاب در همه جای زمین یکسان نبوده و به عوامل مختلفی(ارتفاع و عمق و …) بستگی دارد در مقاله “ شتاب گرانشی زمین “ دلائل این پدیده را نشان می دهیم .

۲-۷) ثقل سنجی : شتاب گرانشی زمین(g)درنقاط مختلف زمین با بکدیگر تفاوت دارند هرچند این تفاوت ها کمتر از ۷/ درصد می باشد ولی اندازه گیری همین تفاوت کوچک کاربردهای بسیار زیادی در رشته های مختلف علم و تکنولوژی (مهندسی عمران ،زمین شناسی و…) دارد. اندازه گیری دقیق مقدار g را ثقل سنجی میگویند درمقاله “ ثقل سنجی “ با روش های اندازه گیری مقدار دقبق g و کاربرد این اندازه گیری ها در علم و تکنولوژی آشنا می شویم .

۲-۸) نیروی جاذبه زمین : پیشینیان ما هیچگونه درکی از نیروی گرانش نداشتند و نمی توانستند بفهمند که چرا زمین همه چیز را به سوی خود می کشد بنابر این یکی معماهای قدیم این بود که چرا هرچه را رها کنیم به سوی زمین سقوط می کند؟ از طرفی عدم درک ما از نیروی جاذبه باعث یک سری ابهامات و تصورات اشتباه در مورد « زمین و آسمان ، بالا وپائین و…» می شود.در مقاله“ نیروی جاذبه زمین “توضیحات کاملتری درارتباط با نیروی جاذبه زمین و مسائل مربوط به آن (تفاوت جرم و وزن و سقوط آزاد و…) داده و بعد به یکسری از سوالات عوام در مورد کروی بودن زمین و جاذبه پاسخ دادیم .

۲-۹) رازهای گرانش : گرانش ویژگی های منحصر به فردی دارد که در نیروهای دیگر نمی بینیم . اول آن که این نیرو همیشه جاذبه می باشد در حالی که مثلا الکترومغناطیس هم به صورت جاذبه و هم دافعه ظاهر می شود…در مقاله ” رازهای گرانش “ در مورد نیروی گرانش و تفاوت این نیرو با نیروهای دیگر توضیح داده و همچنین در مورد مسائلی همچون (انبساط جهان ، مه بانک ، ماده و انرژی تاریک و… ) هم توضیح دادیم .

۲-۱۰) گرانش و نسبیت عام : نسبیت عام نظریه‌ای هندسی برای گرانش است که در سال ۱۹۱۵توسط آلبرت اینشتین منتشر شد درمقاله “ گرانش و نسبیت عام“  ابتدا یک بخش را به تاریخچه زندگی نابغه بزرگ قرن بیستم “ آلبرت انیشتین “ داده و بعد در مورد نسبیت عام و آزمون های آن توضیح دادیم .

۲-۱۱) اثرات نسبیت عام : آلبرت انیشتین در سال ۱۹۱۵ نظریه نسبیت عام را جایگزین قانون جاذبه عمومی نیوتن کرد . هر نظریه ای باید بتواند یکسری پیش بینی ها را انجام داده و یکسری آثار هم بایدداشته باشد. نسبیت عام نیز از این امر مستثنا نبوده و نیست ، درمقاله “نتایج نسبیت عام “در مورد آثار نسبیت عام یعنی پدیده هائی که با نسبیت عام توجیه می شوند توضیح می دهیم .

۲- از نیوتن تا انشتین

جاذبه با گرانش از مهمترین نیروها میباشد و یکی از مسائلی بود که همواره ذهن انسان ها را به خود مشغول کرده بود تا آنکه در سال ۱۶۸۷نیوتن با کشف قانون گرانش عمومی توانست پرده از این راز هزاران ساله بردارد . قانون جاذبه عمومی نیوتن پاسخ خیلی از سوالات را داد ولی به مرور پدیده ها و سوالاتی پیش آمد که قانون جاذبه عمومی از پاسخ دادن به آن ناتوان بود تا آن که در سال ۱۹۱۵ انیشتین نابغه قرن بیستم توانست با کشف نسبیت عام به بسیاری از این سوالات پاسخ دهد.در این بخش به صورت خیلی خلاصه به بررسی قانون گرانش عمومی نیوتن و نسبیت خاص می پردازیم آنچه در این بخش توضیح می دهیم خلاصه سه مقاله ” رازهای گرانش ، گرانش و نسبیت عام“ و “نتایج نسبیت عام “ می باشد .

۱) اسرار گرانش

حتی در زمان نیوتن هم سوالات بی پاسخ زیادی در مورد گرانش وجود داشت که نیوتن نمی توانست به آن پاسخ دهد مهمترین سوال در آن زمان این بود که ماهیت این نیرو چیست و چگونه بوجود می آید؟ همچنین پدیده ها و مسائل جدیدی پیش آمد که قانون جاذبه عمومی نیوتن نمی توانست به آن پاسخ دهد مانند :
پارادوکس بنتلی (نیروی گرانش همه ستارگان در مجموع می تواند آنها را سمت هم کشانده و به صورت یک جسم بسیار بسیار عظیم درآورد) و البرس (چرا آسمان شب تاریک است ؟ )خم شدن نور ستارگان در هنگام عبور از کنار خورشید ، مدار عطارد و… (در مقاله ” رازهای گرانش “ این ایرادات را مطرح کردیم )

۲) گرانش و نسبیت عام

در اوائل قرن بیستم (سال ۱۹۰۵) آلبرت انیشتین نظریه نسبیت خاص را ارائه نمود و با گسترش نسبیت خاص توانست نظریه نسبیت عام را وضع کند که جایگزین نظریه گرانش عمومی نیوتن شد.( در مقاله “ گرانش و نسبیت عام“ به صورت کامل در این مورد توضیح دادیم )
درسال۱۸۸۷دو دانشمند به نام مایکلسون-مورلی آزمایشی را ترتیب دادند که به نام “آزمایش مایکلسون-مورلی “ شناخته شد این آزمایش نه تنها فرضیه اتررا باطل کردبلکه نشان داد سرعت نور به چهار چوب مرجع بستگی ندارد و همیشه مقدار ثابت C میباشد . نتایج این آزمایش انیشتین را به فکر انداخت تا توانست نسبیت خاص را در سال ۱۹۰۵ از آن نتیجه بگیرد و وقتی گرانش را وارد معادلات نسبیت خاص کرد نسبیت عام را در سال ۱۹۱۵نتیجه گیری کرد. طبق نظریه نسبیت عام وقتی یک جسم دارای جرم را در فضا قرار دهیم جرم باعث خمیده شدن فضا زمان شده و فضا زمان که خمیده شد اجسام دیگر را در مسیری به طرف جسمی که فضا زمان را خمیده کرده است می اندازد به عبارت بهتر :« فضا-زمان به جرم می‌گوید چگونه حرکت کند و جرم به فضا-زمان نحوه خمیده شدنش را یاد‌آوری می‌کند.» بنابر این طبق این نظریه گرانش را به جای نیرو باید یک عامل هندسی در نظر گرفت . این نظریه باید به بوته آزمایش گذاشته می شد چهار آزمون عمده را به عنوان آزمون نسبیت عام در نظر می گیرند. این چهار آزمون عبارتند از : حرکت تقدیمی حضیض خورشیدی عطارد ، انحنای نور ستارگان عبوری از کنار خورشید ، انتقال به سرخ گرانشی و تأخیر زمانی شاپیرو

۳) نتایج نسبیت عام

نسبیت عام مانند هر نظریه دیگری یک سری آثار و نتایج به دنبال دارد (یعنی یک سری پدیده ها و پیش بینی ها وجود داردکه با نسبیت عام توجیه می شود) از نتایج نسبیت عام به این موارد می توان اشاره کرد: حرکت تقدیمی اوج و حضیض و حل شدن معمای مدار عطارد ، انحنای نور ستارگان عبوری از کنار خورشید (و یا هر جسم پر جرم دیگر) ، سراب های گرانشی (عدسی های گرانشی ، صلیب انیشتین ، حلقه انیشتین و…) ، انتقال به سرخ گرانشی ، تاخیر زمانی شاپیرو ، اتساع زمان ، سیاه چاله ، امواج گرانشی و… پدیده های دیگر که همگی فقط با نسبیت عام توجیه می شوند و قانون جاذبه عمومی نیوتن نمی تواند این پدیده ها را توجیه کند . در مقاله “نتایج نسبیت عام “ به طور مفصل در این باره توضیح دادیم .

۳- پادگرانش چیست ؟

نیروی گرانش( یا همان جاذبه )یکی از نیروهای طبیعت می باشد که بر خلاف نیروهای الکترومغناطیس همیشه به صورت جاذبه می باشد و به صورت دافعه وجود ندارد حتی حائل گرانشی هم وجود ندارد و علی رغم بسیاری از ادعاهائی که می شود هیچ کجای روی زمین و جهان هم گرانش منفی پیدا نشده است (هر چند ازلحاظ علمی امکان رد آن نیز وجود ندارد) ازآنجا که بحث و بررسی پادگرانش و گرانش منفی و هرگونه حائل گرانشی از نظر علمی بسیار اهمیت دارد در این بخش ابتدا پاد گرانش را معرفی کرده و در بخش های بعد ضمن بررسی ادعاهائی که در مورد مکان هائی که نیروی گرانش در آنجا کار نمی کنداین مسئله را از نظر علمی بیشتر بررسی می کنیم . ابتدا باید توضیح دهیم “پادگرانش” دقیقا چیست؟

۱) پاد گرانش Anti-gravity

پادگرانش، جاذبه منفی یا ضدجاذبه، ایدهٔ ایجاد شی یا مکانی است که در بند گرانش نباشد. معنی این گفته جسمی است که با وجود داشتن جرم هیچگونه گرانشی نداشته و از قوانین گرانش (قانون گرانش عمومی نیوتن و یا نسبیت عام ) پیروی نکند و یا دارای گرانش منفی باشد.دو جسم جرم دار را تصورکنید که طبق قانون گرانش عمومی باید نیروی گرانشی به هم وارد کنند ولی هیچگونه نیروئی به هم وارد نکنند (یکی یا هر دوی آنها فاقد میدان گرانشی باشند) و یا مانند قطب های همنام آهن ربا همدیگر را به جای جذب دفع کنند.(گرانش منفی) یا ماده ای (حائل گرانشی) وجود داشته باشد که جلو گرانش را گرفته و جسمی که از این ماده پوشیده شده باشد مثلا توسط جاذبه زمین جذب نشده و در هوا شناور باشد و…درهمه این موارد ما با پاد گزانش سروکار داریم . تمام شواهد و تحقیقات تجربی نشان می دهندکه چنین موادی وجود ندارند هر چندکه دلیل علمی برای عدم وجود چنین ماده ای نیز هنوز پیدا نشده است. دانشمندان موادی را که گرانش منفی تولید کنند به نام “ماده منفی می شناسند در ادامه خواهیم دید ماده منفی چیست آیا این ماده کشف شده است؟ آیا وجود این ماده قوانین فیزیک را نقض می کند؟

۲) پادگرانش چه چیزی نمی تواند باشد؟

یکی از اثرات پاد گرانش ایجاد گرانش منفی و خنثی کردن گرانش می باشد . نتیجه خنثی شدن گرانش شناور ماندن در میدان گرانشی(مثلا شناور شدن در میدان جاذبه زمین)میباشد و یا دور شدن از میدان گرانشی بدون مصرف انرژی می باشد بنابراین پدیده های زیر را نمی توان پاد گرانش بر شمرد :
۲-۱)شناورسازی توسط نیروی دیگر : به راحتی می توان نیروی گرانش را توسط نیروی دیگری خنثی کرد مثلا در وزنه ای که با ریسمان به تکیه گاهیٖ بسته شده نیروی گرانش وزنه وجود دارد ولی با کشش طناب خنثی شده است این پدیده نمیتواند پادگرانش باشدحال به جای نیروی کشش طناب نیروی دافعه مغناطیسی را اگر درست به کار بگیریم می توانیم با نیروی نامرئی جسمی را شناور کنیم در نگاه اول ممکن است این شناور سازی غیر عادی به نظر برسد ولی اگر دقت کنیم می بینیم که این شناورسازی نه غیر عادی بوده و نه پای پادگرانش در میان است تنها نیروی گرانش با نیروی دیگری (نیروی مغناطیسی)خنثی شده است.همچنین هواپیما و پرندگان هم در هوا شناورند و…همه این ها با صرف انرژی و با نیروی دیگری گرانش را خنثی کرده اند.

شکل شماره۱ -گلدان شناور شده با خاصیت مغناطیسی نمی تواند پاد گرانش باشد

شکل شماره ۲ – وزنه آویخته شده با طناب نمی توتند پاد گرانش باشد.

شکل شماره ۳ – هواپیمای در حال پرواز نمی تواند پاد گرانش باشد .

۲-۲) حرکت در خلاف جاذبه : هر گونه حرکت در خلاف جهت جاذبه نمی تواند پاد گرانش تلقی شود زیرا اگر نیروی مقابله کننده با گرانش از نیروی گرانش بیشتر باشد طبیعتا جسم در خلاف جهت گرانش حرکت می کند مثلا موشکی که به طرف بالا (خلاف گرانش) حرکت می کند موشک نمی تواند پادگرانش باشد زیرا نیروی پیشران موشک با استفاده از مصرف انرژی موشک را به بالا می راند .اگر قرار بود هر شناوری و هر حرکت خلاف جهت جاذبه ناشی ازپاد گرانش باشد جهان ما پر ازپدیده های مربوط به پاد گرانش بود.آنچه مهم میباشد حرکت در خلاف جهت جاذبه بدون مصرف انرژی (وحتی تولید انرژی می باشد) 

شکل شماره ۴ – موشک در حال پرواز پاد گرانش نیست .

۳) پاد ماده

شاید برای بعضی این تصور پیش بیاید که پادگرانش (و یا موادی دارای گرانش منفی) همان پاد ماده است در حالی که تعاریف این دو با هم بسیار متفاوت می باشد . برای بررسی بیشتر اول ببینیم پاد ماده چیست ؟
ماده معمولی از اتم ساخته شده است . هر اتم از دو بخش ساخته شده است الکترون هائی با بار منفی که در اطراف هسته اتم با بار مثبت در حال گردشند نیروئی که الکترون را در اطراف هسته اتم نگه می دارد از نوع نیروی الکتریکی می باشد. در هسته اتم هم دو نوع ذره بنیادی پروتون (با بار مثبت که بار مثبت هسته را تامین می کندو هر پروتون حدود۲۰۰۰برابر الکترون جرم دارد)و نوترون ها که بدون بار می باشند و…تعداد پروتون ها و الکترون ها در اتم خنثی مساوی بوده از این رو اتم دارای بار الکتریکی نمی باشد .
پاد ماده شبیه همان ماده می باشد ولی به جای الکترون های منفی در اطراف هسته ذراتی به نام  “پوزیترون” با همان جرم و ساختار ولی دارای بار مثبت و هسته هم به جای پروتون ها با بار مثبت دارای ذراتی به نام“ پاد پروتون “دارای همان جرم ولی دارای بار منفی می باشد.بنابراین ماده و پادماده تنها در بارهای الکتریکی هسته اتم و ذراتی که دور هسته می چرخند با هم اختلاف دارند. امروزه وجود پاد ماده اثبات شده است و حتی نمونه هائی هم (هرچند عمر کوتاهی و هزینه تولید بسیار زیادی دارد)ساخته شده است.

شکل شماره ۵ – ماده معمولی و پادماده

۴) پاد ماده و پادگرانش

یکی از خواص پاد ماده در این است که بر اثر برخورد با ماده نابود شده و به انرژی تبدیل می شود ولی سایر خواص پاد ماده دقیقا مانند ماده می باشد و به احتمال زیاد همان اثرات گرانشی را نشان می دهد که ماده معمولی نشان می دهد (هرچند اثرات گرانشی پاد ماده ثابت نشده است) بنابر این پادماده نمی تواند دارای گرانش منفی و یا بدون میدان گرانشی باشد .

۵) ماده منفی

ماده ای که می تواند گرانش منفی تولید کند ماده منفی نام دارد این ماده خواص عجیب و استثنائی دارد و به نظر می رسد بسیاری از قوانین بنیادی فیزیک را نقص می کند .  از جمله قانون دوم نیوتن و قانون جاذبه عمومی زیرا این ماده جرممنفی دارد و با قرار دادن جرم منفی در معادلات فیزیک ما به نتایج حیرت انگیزی می رسیم حال سوال اینجاست آیا این ماده ساخته شده است و اگر ساخته شده است به چه صورتی می باشد و چگونه است ؟ سوالی است که در بخش بعدی به آن خواهیم پرداخت ؟

 ۴- پادگرانش چه خصوصیاتی دارد ؟

پادگرانش بر اثر جرم منفی(ماده منفی)تولید میشود و همینطور که گفته شدجرم منفی با پاد ماده تفاوت داردحال اگر وجود جرم منفی را بپذیریم گرانش منفی را هم می توانیم بپذیریم حال این گرانش منفی چه خصوصیاتی دارد؟ ابتدا وجود جرم منفی و خواص آن را با قانون جاذبه عمومی نیوتن بررسی می کنیم و بعد با نسبیت عام می خواهیم قوانین گرانش را در حضور جرم منفی بازنویسی کنیم در این صورت جاذبه به دافعه تبدیل میشود و انرژی پتانسیل گرانشی به جای منفی ، مثبت میشود درآخر می خواهیم بررسی کنیم ببینیم با توجه به نسبیت عام آیا وجود ماده منفی و نیروی دافعه آن از نظر نسبیت عام قابل قبول است؟

۱) اصل هم ارزی و ماده منفی

نیوتن دو نوع جرم تعریف کرد یکی جرم لختی که بر اثر نیرو طبق قانون دوم نیوتن شتاب می گیرد و دیگر جرم گرانشی که طبق قانون جاذبه عمومی میدان گرانشی ایجاد می کند.در مرحله بعدنیوتن نشان داد که این دو جرم با هم معادلند و این را اصل هم ارزی نام نهاد. در نسبیت عام ،  اصل هم ارزی یکی از مفاهیم مهم نسبیت عام می باشد . حال ببینیم در صورت وجود داشتن ماده منفی باز هم اصل هم ارزی و برابری جرم گرانشی و جرم لختی بر قرار است پاسخ باز هم مثبت است تنها فرق آن این است که در همه این موارد جرم به جای مثبت ، منفی می باشد .

۲)جرم منفی و قانون دوم نیوتن

قانون دوم نیوتن به صورت “F=ma” تعریف می شود مطابق این قانون نیروی F به جرم m شتاب a می دهد اگر نیرو در جهت حرکت جسم باشد این شتاب مثبت بوده و سرعت جسم را زیاد می کند و اگر در جهت خلاف حرکت جسم باشد سرعت جسم را کاهش می دهد . این همان چیزی است که تجربیات روزانه ما هم آن را تایید می کند.
حال اگر در فرمول قانون دوم نیوتن به جای جرم مثبت جرم منفی قرار دهیم فرمول به این صورت تغییر می کند “F=-ma” معنی این فرمول این است که اگر به جسمی که جرم منفی دارد نیروئی وارد کنیم جسم در جهت خلاف نیرو شتاب می گیرد . اگر در حال حرکت نیروئی در جهت حرکت به آن وارد کنیم . جسم به جای افزایش سرعت با کاهش سرعت مواجه می شود و اگر در خلاف جهت حرکت نیرو وارد کنیم جسم با افزایش سرعت مواجه می شود .
بازیکنی را در نظر بگیرید که به توپ در حال حرکت ضربه می زند اگر بازیکن در جهت حرکت به آن ضربه بزند ازسرعت توپ کاسته و اگر ضربه شدید باشد از حرکت ایستاده و حتی در جهت معکوس حرکت خواهد کرد و اگر درخلاف جهت حرکت ضربه بزند سرعت توپ افزایش  مییابد. چنین نتیجه گیری هائی مخالف عقل سلیم بوده و قوانین حرکت را هم زیر سوال می برد. 

شکل شماره ۶ – جرم منفی و قانون دوم نیوتن

۳) جرم منفی و انرژی جنبشی

ازنظر علمی انرژی جنبشی جسم در حال حرکت با فرمول “K=1/2MV2 بیان می شود که برابر نصف حاصل ضرب جرم در مجذور سرعت می باشد چون V2 همیشه مثبت می باشد پس انرژی جنبشی نیز همیشه مثبت می باشد( برای مطالعه در مورد انرژی به مقاله” کار و انرژی “ مراجعه کنید)حال اگر در معادله فوق به جای جرم مثبت جرم منفی بگذاریم معادله به صورت “K=-1/2MV2 در می آید معنی آن این است که  نشان می دهد انرژی جنبشی جرم منفی ،همیشه منفی می باشد و این هم با تجربیات روزانه و قوانین مکانیک کلاسیک در تعارض است.( انرژی پتانسیل می تواند منفی باشد ولی منفی بودن انرژی جنبشی معنی ندارد)

۴)جرم منفی در میدان گرانشی

حال قانون جاذبه عمومی نیوتن را درمورد جرم منفی به کار می بریم.طبق قانون جاذبه عمومی نیوتن نیروی گرانش بین دوجسم از این فرمول بدست می آید:

حال اگر یکی از این دو جسم (m1) منفی باشد این قانون به این صورت در می آید :

معنی این فرمول این است که نیروی بین دو جسم که یکی ماده مثبت و دیگری ماده منفی باشد دافعه می باشد و دو جسم از هم دور می شوند (مانند دو قطب همنام آهن ربا)بنابراین اگر یک ماده منفی را روی زمین بیاوریم و در یک ارتفاع رها کنیم به جای اینکه با شتاب “g” به سمت زمین سقوط کند با شتاب g به سمت بالا (در جهت دور شدن از مرکز زمین)شتاب می گیرد و هر لحظه بر سرعتش و انرژی جنبشی اش(البته چون انرژی جنبشی منفی می باشددر جهت منفی) افزوده  می شود این جسم اگر تا بینهایت حرکت کند و تحت تاثیر میدان های گرانشی دیگر قرار نگیرد سرعتش تا سرعت نورهم می رسد .
در صورتی که دو جسم منفی در مجاورت همدیگر قرار بگیرند باز هم نیروی دافعه به جاذبه تبدیل می شود .

 

 شکل شماره ۷ – جرم منفی و قانون گرانش عمومی

۵) انرژی پتانسیل گرانشی و سایر موارد مربوط به جسم منفی

انرژی پتانسیل گرانشی انرژی است که با حرکت کردن در جهت خلاف جاذبه در جسم ذخیره می شود برای محاسبه انرژی پتانسیل گرانشی باید یک مبدا در نظر بگیریم  (در مقاله“ گرانش و انرژی “ دراین مورد بیشتر توضیح می دهیم) درنهایت اگر دو جسم دارای جرم مثبت باشند نتیجه به این صورت می شود:  

حال برای محاسبه انرژی پتانسیل گرانشی در این فرمول(مانند محاسبه نیروی گرانش و انرژی جنبشی ) به جای جسم مثبت جسم منفی قرار داده و نتیجه را بررسی می کنیم در این صورت فرمول انرژی پتانسیل گرانشی به این صورت می شود :


به همین ترتیب در سایر فرمول های فیزیک که جرم،منفی می شود به جای عدد مثبت برای جرم ،عدد منفی قرار داده ونتیجه گیری های مربوط به آن را می گیریم.بدیهی است که بسیاری از این نتیجه گیری ها با عقل سلیم و تجربیات روزمره جوردرنمی آید چون ماده منفی هم چیزی است که در تجربیات علمی فعلا جائی ندارد .

۶) جرم منفی و برابری ماده و انرژی

برابری ماده و انرژی از مهمترین نتایج نسبیت خاص می باشد که با فرمول معروف E=MC2 بیان می شود حال اگر جرم منفی را در این معادله قرار دهیم معادله به این صورت می شود . E=-MC2 این به معنی آن است که با از بین رفتن ماده انرژی منفی تولید می شود و این هیچ معنی فیزیکی ندارد و نسبیت خاص را هم زیر سوال برده و آن را نقص می کند .

۷) جسم منفی و نسبیت عام

طبق این نظریه گرانش را به جای نیرو باید یک عامل هندسی در نظر گرفت. (برای مطالعه در مورد گرانش و نسبیت عام به مقاله “ گرانش و نسبیت عام“ مراجعه کنید)در این نظریه اگر جسمی دارای جرم مثبت را در یک نقطه از فضا قرار دهیم باعث انحنا و فرورفتگی در فضا زمان می شود و این فرو رفتگی نتایجی را ایجاد می کند که ما به نام گرانش می شناسیم حال اگر به جای جسم مثبت جسم منفی قرار بگیرد برای این که در مقابل جسم مثبت نیروی دافعه (به جای جاذبه) پیدا کندفضا زمان به جای فرورفتگی دارای برجستگی میشود و این برجستگی نیروی دافعه ایجاد می کند .     

۸) اگر جسم منفی وجود داشته باشد؟

با فرض این که جسم منفی از ابتدای خلقت جهان وجود داشته باشداجسام منفی برهمدیگر نیروی جاذبه وارد می کنندهمینطور اجسام مثبت هم نیروی جاذبه وارد می کنند بنابر این اگر اجسام هم علامت باشند نیرو جاذبه و اگر دارای علامت مخالف باشندنیروی دافعه می شود(برخلاف قطب های آهن ربا که قطب های همنام دافعه وقطب های غیر همنام جاذبه واردمی کنند)پس تمام اجسام مثبت درکنارهم و اجسام منفی هم درکنار هم جمع شده وبه این ترتیب ازیکدیگر جدا شده و ازهمدور میشوندبنابر این طبق این نظریه اگرجسم منفی هم ازابتدای خلقت جهان وجودداشت هم اینک دور شده و  ما هم اکنون نمی توانیم اجسام منفی راببینیم .
درواقع طبق بعضی نظریات تاییدنشده منابع اجسام منفی فراوانی دراطراف ما وجود دارد (برای مطالعه کامل به لینک روبرو  مراجعه کنید :“  شاید منبع عجیبی از گرانش منفی در پیرامون ما وجود دارد “ )
نکته : حتی اگر ماده منفی وجود داشته باشد باید جهانی شامل کهکشان ها و ستارگان و سیارات و… از ماده منفی در جائی دور از دسترس (خارج از محدوده دید ما ) قرار داشته باشد با همین قوانین فیزیک ولی اندکی متفاوت از قوانین ماده مثبت

۹)پادگرانش و انرژی تاریک

سرعت انبساط جهان هر چه باشد بخاطر گرانش کهکشان ها بایدکند شونده باشد ولی در کمال تعجب تند شونده است از این رو کیهان شناسان این را به نیروی ناشناخته ای نسبت می دهند که انرژی تاریک نام دارد.  تاکنون تمام تلاش ها برای پیدا کردن انرژی تاریک با شکست مواجه شده است از این رو می توان فرض کرد که انرژی تاریک همان ماده منفی است که نیروی دافعه گرانشی اعمال می کند ولی حجم عظیم انرژی تاریک (۱۴ برابر ماده معمولی ) مانع ازاین است که آن را به عنوان ماده منفی تعبیر کنیم .

۱۰) حائل گرانشی و نسبیت عام

نسبیت عام گرانش را به عنوان عامل هندسی در نظر می گیرد . بنابراین حتی اگر به وجود ماده منفی و دافعه گرانشی هم معتقد باشیم باز نمی توانیم به حائل گرانشی (ماده ای که جلو نیروی گرانشی را گرفته و یا حداقل آن را تضعیف می کند) معتقد باشیم با این حساب ازدید نسبیت عام وجود حائل گرانشی امگان پذیر نیست .

۱۱) کشف ماده منفی

دانشمندان دمای اتم های روبیدیوم را تا صفر مطلق(نزدیک منهای ۲۷۳ درجه سانتیگراد) کاهش دادند. و مایعی تولید کردند که خواصی شبیه ماده منفی ایجاد می کند یعنی بر اثر وارد شدن نیرو خلاف جهت نیرو حرکت کرده و…این تحقیقات هنوز در ابتدای راه میباشد اگر این کشف حقیقت داشته باشد( که بعید است حقیقت داشته باشد) باید در انتظار نتایج حیرت انگیز ماده منفی (ماده ای با جرم منفی) باشیم .

۵- پادگرانش در فیلم ها و داستان ها

پاد گرانش و گرانش منفی یکی از ایده های مهیج در داستان ها و فیلم های علمی تخیلی می باشد . در صورتی که ماده ای حائل گرانشی وجود داشته باشد و یا بتوانیم ماده ای ساخته که گرانش منفی ایجاد کند می توانیم بدون صرف انرژی در سطح زمین پرواز کرده و همه جا را بگردیم و ببینیم و حتی به سادگی از جاذبه زمین فرار کرده و به سفر ماه و سیارات و…بپردازیم.در عالم خیال و در افسانه ها و فیلم های سینمائی آثار مختلفی به موضوع پاد گرانش پرداخته که در این بخش به طور خیلی مختصر چند مورد را ذکر می کنیم .

۱) نخستین انسان بر ماه

در رمانی از هربرت جورج ولز Herbert George Wells) ( نویسنده معروف انگلیسی که در سال ۱۹۰۱ منتشر شد ، ماده ای به نام کاوریت (Cavorite) کشف شد که نوعی حائل گرانشی بود با ایجاد یک پوشش از این ماده بر روی یک سفینه گروهی توانستند به ماه سفر کنند .

۲) فیلم سینمائی فیلم اولین مردان در ماه (First Men in the Moon 1964)

این فیلم سینمائی قدیمی با کمی تغییر از روی رمان هربرت جورج ولز و به کارگردانی ری هری‌هاوزن ساخته شده است. به دلیل لو ندادن فیلم ( برای کسانی که می خواهند فیلم را ببینند ) در مورد فیلم توضیح نمی دهیم (برای توضیحات به متن شکل شماره ۸ مراجعه کنید) برای دانلود فیلم به لینک زیر مراجعه کنید .   

فیلم اولین  مردان ماه  ۸۴۷Mb

شکل شماره ۸ – فیلم سینمائی اولین مردان ماه

۳) ماشین ضدجاذبه ویکتور گربنیکوف

در داستان ماشین ضدجاذبه ویکتور گربنیکوف ،گربنیکوف یک حشره شناس بود در تابستان ۱۹۸۸با میکروسکوپ مشغول دیدن بال های یک سوسک ماده بود که الگوی هندسی شگفت انگیزی را شبیه لانه زنبور دید.( شکل شماره ۸) او تکه ای از بال راکنده وبا کمال تعجب دید که بال درفضای اتاق به طرف بالا به حرکت در آمد . سپس چند تکه از بال را به یک کاغد چسباند و بعد دید کاغذ هم در هوا شناور شد از این رو پی برد که بال های این نوع سوسک پاد گرانش می باشد . او با آزمایش توانست ماده ای را که بال های سوسک را تشکیل داده به صورت مصنوعی بسازد و بعد یک ماشین پرنده ساخت و شروع به پرواز و گشت و گذار کرد و… برای مطالعه کامل داستان فایل Pdf داستان را از لینک زیر دانلود کنید .

شکل شماره ۹ – الگوهای مشاهده شده بال سوسک در داستان ماشین ضدجاذبه ویکتور گربنیکوف

۴) ماشین ضدجاذبه تسلا

نیکولا تسلا (Nikola Tesla) متولد ۱۰ ژوئیه ۱۸۵۶ – درگذشته ۷ ژانویه ۱۹۴۳، مخترع، مهندس برق، مهندس مکانیک و آینده‌نگر صرب‌تبار آمریکایی بود. که اکتشافات زیادی در زمینه مهندسی برق انجام داده بود به دلیل مرگ مشکوک و افکار عجیب و غریب این مخترع بزرگ داستان ها و افسانه های زیادی پیرامون او گفته شده که بیشتر آنها واقعیت ندارند یکی از این ادعاها ساخت دستگاهی بود که گرانش را خنثی می کرد .

شکل شماره ۱۰ – نیکولا تسلا

۶- خلاصه مطلب

نیروهای گرانشی در همه جای جهان دیده می شوند و مسئول نظم دادن به جهان هستی می باشند به هر سو که نظر کنیم این نیروها را می بینیم از روی زمین که جاذبه زمین با زندگی ما عجین شده و همه آثار آن را دیده و می بینیم تا نیروهائی که سیارات را به دور ستارگان نگه داشته و… یکی از خصوصیات گرانش این است که بر خلاف نیروهای الکترومغناطیسی همیشه به صورت جاذبه می باشد و نه دافعه ، همچنین هیچ چیزی به نام حائل گرانشی که سد راه گرانش باشد وجود نداردبا این حال عده ای معتقدند گرانش منفی“پادگرانش” واقعا وجود دارد ولی دلائل مختلفی است که نشان دهیم چرا پادگرانش (یا حتی کاهنده نیروی گرانش و یا حائل گرانشی و… ) وجود ندارد . البته نکته بسیار مهم این است که این دستگاه ها و روش ها باید بدون مصرف انرژی (و یا حتی تولید انرژی) باشند و گرنه با مصرف انرژی همان موشکی هم که به فضا می رود در واقع بر نیروی گرانش غلبه می کند. دراین مقاله در مورد پاد گرانش و این که پاد گرانش چه چیزی هست و نیست و اگر وجود داشته باشد چه خواصی دارد توضیح می دهیم .

۱- مروری به مقاله های گذشته

گرانش یکی از مهمترین نیروهای جهان می باشد. که بدون نیروی گرانش نه تنها ستارگان و سیارات و…بلکه اتم هائی که امروزه در بدن ما و…اطراف ما وجود دارند نیز شکل نمی گرفتند . ما در فصل گرانش(۱) تا جائی که امکان داشت مطالب مختلف را به صورت ساده و خلاصه جمع آوری کردیم و ابتدا از تاریخ گرانش شروع کرده و تا نیروهای کشندی (۱و۲) این فصل را به پایان بردیم (برای دسترسی به کل لینک های فصل گرانش(۱)به “جمع بندی مقاله های فصل هفتم- گرانش (۱) “ مراجعه کنید،به منظور درک بهتر این مقاله و مقاله هائی که در ادامه خواهدآمد بهتر است مقاله های فصل هفتم را مطالعه کنید) و ادامه مطالب درمورد گرانش را به فصل بعدی گرانش(۲) که در واقع ادامه مقالات فصل هفتم می باشد موکول کردیم(برای دسترسی به کل لینک های فصل گرانش(۲) به “جمع بندی مقاله های فصل هشتم- گرانش (۲) “ مراجعه کنید)

۲) از نیوتن تا انشتین

جاذبه با گرانش از مهمترین نیروها میباشد و یکی از مسائلی بود که همواره ذهن انسان ها را به خود مشغول کرده بود تا آنکه در سال ۱۶۸۷نیوتن با کشف قانون گرانش عمومی توانست پرده از این راز هزاران ساله بردارد . قانون جاذبه عمومی نیوتن پاسخ خیلی از سوالات را داد ولی به مرور پدیده ها و سوالاتی پیش آمد که قانون جاذبه عمومی از پاسخ دادن به آن ناتوان بود تا آن که در سال ۱۹۱۵ انیشتین نابغه قرن بیستم توانست با کشف نسبیت عام به بسیاری از این سوالات پاسخ دهد.در این بخش به صورت خیلی خلاصه به بررسی قانون گرانش عمومی نیوتن و نسبیت خاص می پردازیم آنچه در این بخش توضیح می دهیم خلاصه سه مقاله ” رازهای گرانش ، گرانش و نسبیت عام“ و “نتایج نسبیت عام “ می باشد .

۳) پادگرانش چیست ؟

نیروی گرانش( یا همان جاذبه )یکی از نیروهای طبیعت می باشد که بر خلاف نیروهای الکترومغناطیس همیشه به صورت جاذبه می باشد و به صورت دافعه وجود ندارد حتی حائل گرانشی هم وجود ندارد و علی رغم بسیاری از ادعاهائی که می شود هیچ کجای روی زمین و جهان هم گرانش منفی پیدا نشده است (هر چند ازلحاظ علمی امکان رد آن نیز وجود ندارد) ازآنجا که بحث و بررسی پادگرانش و گرانش منفی و هرگونه حائل گرانشی از نظر علمی بسیار اهمیت دارد در این بخش ابتدا پاد گرانش را معرفی کرده و در بخش های بعد ضمن بررسی ادعاهائی که در مورد مکان هائی که نیروی گرانش در آنجا کار نمی کنداین مسئله را از نظر علمی بیشتر بررسی می کنیم . ابتدا باید توضیح دهیم “پادگرانش” دقیقا چیست؟

۴) پادگرانش چه خصوصیاتی دارد ؟

پادگرانش بر اثر جرم منفی(ماده منفی)تولید میشود و همینطور که گفته شدجرم منفی با پاد ماده تفاوت داردحال اگر وجود جرم منفی را بپذیریم گرانش منفی را هم می توانیم بپذیریم حال این گرانش منفی چه خصوصیاتی دارد؟ ابتدا وجود جرم منفی و خواص آن را با قانون جاذبه عمومی نیوتن بررسی می کنیم و بعد با نسبیت عام می خواهیم قوانین گرانش را در حضور جرم منفی بازنویسی کنیم در این صورت جاذبه به دافعه تبدیل میشود و انرژی پتانسیل گرانشی به جای منفی ، مثبت میشود درآخر می خواهیم بررسی کنیم ببینیم با توجه به نسبیت عام آیا وجود ماده منفی و نیروی دافعه آن از نظر نسبیت عام قابل قبول است؟

۵) پادگرانش در فیلم ها و داستان ها

پاد گرانش و گرانش منفی یکی از ایده های مهیج در داستان ها و فیلم های علمی تخیلی می باشد . در صورتی که ماده ای حائل گرانشی وجود داشته باشد و یا بتوانیم ماده ای ساخته که گرانش منفی ایجاد کند می توانیم بدون صرف انرژی در سطح زمین پرواز کرده و همه جا را بگردیم و ببینیم و حتی به سادگی از جاذبه زمین فرار کرده و به سفر ماه و سیارات و…بپردازیم.در عالم خیال و در افسانه ها و فیلم های سینمائی آثار مختلفی به موضوع پاد گرانش پرداخته که در این بخش به طور خیلی مختصر چند مورد را ذکر می کنیم .

برای مطالعه سایر مقاله های نجومی روی شکل زیر کلیک کنید.

برای مطالعه مقاله های روانشناسی اینجا  را کلیک کنید .

عکس های طبیعت, طبیعت خوانسار , شکوفه های بهاری  , گلستان کوه ,دانلود آلبوم های کامل بهترین و زیباترین عکس ها ,آلبوم هائی با صدها عکس کیفیت بالا ,  در هیچ کجای اینترنت این عکسها را پیدا نمیکنید , عکس هابدون استفاده از تکنیک های فتوشاپ تهیه شده , کاملا طبیعی 

برای آموزش کامل و حرفه ای گوگل مپ روی شکل زیر کلیک کنید

همه جیز در مورد گوگل مپ

۱) هر گونه اظهار نظر را در فرم اظهار نظر کاربران وارد کنید .
۲) نظرات بعد از تایید مدیریت نشان داده می شود .
۳) با انتقادات و پیشنهادات سازنده خود ما را هرچه بیشتر  همراهی کنید . مدیریت از انتقادات و پیشنهادات سازنده شما استقبال میکند .
۴) نوشته های قرمز پر رنگ ارجاع به لینک هستند که هنوز لینک آنها قرار داده نشده است ( هنوز صفحه آنها منتشر نشده است )
۵) نوشته های آبی پر رنگ ارجاع به لینک هستند که لینک آنها قرار داده شده است (صفحه آنها منتشر شده است )
۶) هرگونه بهره برداری : کپی تمام و یا قسمتی از مطالب این سایت بدون ارجاع منبع آن ممنوع می باشد .
۷) تکثیر فایل های Pdf با ذکر منبع آزاد ولی فروش آن تحت هر عنوان و با ذکر منبع هم ممنوع می باشد.

 

نظر بدهید

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