پاسخ به بیست سئوال اختر فیزیک و کیهان شناختی

سایت وزین پارس اسکای مقاله ای منتشر کرد تحت عنوان 20 سئوال در زمینه اختر فیزیک و کیهان شناختی (نوشته آقای قاسم رضايى راد). در این نوشته تلاش می شود این سئوالات با استفاده از نظریه سی. پی. اچ. پاسخ داده شود. قضاوت توانایی نظریه سی. پی. اچ. در پاسخگویی به مشکلات موجود فیزیک نظری و اختر فیزیک را به خوانندگان و صاحب نظران محترم واگذار می کنم. اما ذکر این نکته را لازم می دانم که هر نظریه ی جدید برای پاسخ دادن به مشکلات موجود ارائه می گردد. تجارب قرون اخیر نشان داده که یک نظریه در دو جهت زمینه بحث و تلاش بیشتر را فراهم می آورد. یکی اینکه چگونه به مشکلات موجود پاسخ می دهد و دیگر اینکه خود نظریه جدید دارای ابهاماتی است که زمینه ی یکسری سئوالات جدید را فراهم می آورد. تلاش در این دو زمینه روند تکامل علم است که در نهایت زمینه ی یک نظریه کاملتر را فراهم می آورد. این روند تاریخ علم است. نظریه سی. پی. اچ. نیز از این قاعده مستثنا نیست
همچنین توجه شود که پاسخ هرکدام از این سئوالات نیاز به یک تجزیه تحلیل و متن طولانی دارد که از حد یک مقاله ی اینترنتی خارج است. بنابراین الزاما به اشاراتی کوتاه بسنده می کنم و امیدوارم لینک های مورد اشاره بتواند پاسخگوی کنجکاوی خوانندگان عزیز باشد

1- بيگ بنگ: آيا واقعاً بيگ بنگ نخستين تكينگى بوده است؟

2- قبل از بيگ بنگ چه رخ داده است: اگر تا ابد با زمان به عقب برگرديم آيا همچنان شاهد وقايع و رخدادهایى خواهيم بود كه درطول عمرعالم اتفاق افتاده است. يا نه ، جهان داراى يك عمرمتناهى با آغازى مشخص است. و بيگ بنگ در حقيقت نقطه شروع زمان به حساب مى آيد و قبل از آن هيچ چيز نبوده است؟

پاسخ

هر دوی این سئوالات پاسخ مشترکی دارند. بحث تکینگی یا آغاز جهان قابل مشاهده، با سئوال مشابهی که در زمان نیوتن هنگام ارائه ی قانون گرانش عمومی مطرح شد، شباهت و جواب یگانه ای دارند.

نيوتن دريافت كه بر اثر قانون جاذبه او، ستارگان بايد يكديگر را جذب كنند و بنابراين اصلاً به نظر نمي رسد كه ساكن باشند. نيوتن در سال 1692 طي نامه ای به ريچارد بنتلي نوشت "كه اكر تعداد ستارگان جهان بينهايت نباشد، و اين ستارگان در ناحيه ای از فضا پراكنده باشند، همگی به يكديگر برخورد خواهند كرد. اما اكر تعداد نامحدودی ستاره در فضای بيكران به طور كمابش يكسان پراكنده باشند، نقطه مركزی در كار نخواهد بود تا همه بسوی آن كشيده شوند و بنابراين جهان در هم نخواهد ريخت

اين برداشت نيز با يك اشكال اساسي مواجه شد. بنظر سيليجر طبق نظريه نيوتن تعداد خطوط نيرو كه از بينهايت آمده و به يك جسم مي رسد با جرم آن جسم متناسب است. حال اگر جهان نامتناهي باشد و همه ی اجسام با جسم مزبور در كنش متقابل باشند، شدت جاذبه وارد بر آن بينهايت خواهد شد

مشكل بعدی قانون جاذبه نيوتن اين است كه طبق اين قانون يك جسم به طور نامحدود می تواند ساير اجسام را جذب كرده و رشد كند، يعني جرم يك جسم مي تواند تا بينهايت افزايش يابد. اين نيز با تجربه تطبيق نمي كند، زيرا وجود جسمي با جرم بينهايت مشاهده نشده است

مشكل گرانش نيوتنی در نسبيت عام نیز همچنان باقی ماند. در نسبيت فضا-زمان دارای انحناست. هرچه ماده بيشتر و چگالتر باشد، انحنای فضا بيشتر است. سئوال اين است كه اين انحنای فضا تا كجا می انجامد؟ در نسبيت فضا می تواند چنان تابيده شود كه حجم به صفر برسد. برای آنكه ماده بتواند چنان بر فضا اثر بگذارد كه حجم به صفر برسد، بايد جرم به سمت بی نهايت ميل كند. يعنی نسبيت نتوانست مشكل قانون گرانش را در مورد تراكم ماده در فضا حل كند. علاوه بر آن بر مشكل نیز افزود. زيرا قانون نيوتن می پذيرد كه ماده تا بی نهايت می تواند متمركز شود، اما حجم صفر با آن سازگار نيست. اما نسبيت علاوه بر آن كه می پذيرد ماده می تواند تا بی نهايت متراكم شود، پيشگويی می كند كه حجم آن نيز به صفر می رسد

این مشکل در نظریه سی. پی. اچ. به سادگی و با توجه به اسپین سی. پی. اچ. قابل حل است. در نظریه سی. پی. اچ. همه ذرات موجود در جهان از ذره ی واحدی تشکیل شده که سی. پی. اچ. نامیده می شود. سی. پی. اچ. با مقدار سرعت ثابت نسبت به دستگاه لخت حرکت می کند و تحت تاثیر نیروهای خارجی سرعت انتقالی آن به اسپین و بالعکس تبدیل می شود. هنگامیکه جرم در یک محدوده ی فضایی به اندازه ی لازم افزایش یافت، جسم تبدیل به سیاه چاله می شود. با افزایش جرم سیاه چاله، اسپین سی. پی. اچ. نیز افزایش می یابد و سیاه چاله بتدریج به سمت یک سیاه چاله ی مطلق میل کرده و سرانجام در سیاه چاله ی مطلق، اسپین به حداکثر ممکن می رسد و در این شرایط سی. پی. اچ. از نیروی خارجی تبعیت نمی کند و سیاه چاله ی مطلق منفجر می شود. لذا بیگ بنگ ناشی ار انفجار یک سیاه چاله ی مطلق است




3- فضا – زمان : آيا آن گونه كه ادعا مى شود ، جهان از 4 بعد ساخته شده است؟، سه بعد فضا و يك بعد زمان؟ اگر چنين است چرا بايد جهان در 4 بعد ظاهر شود ؟

پاسخ

در نظریه سی. پی. اچ. تعداد ابعاد جهان ثابت نیست و تابع محیط و شرایط آزمایش و ناظر است. در محدوده ی اجسام چگال حداقل پنج بعدی است و اسپین بعد پنجم است. در چنین شرایطی هرچه بیشتر از محدوده ی اجسام بزرگ وارد دنیای ذرات شویم، بر تعداد ابعاد افزوده می شود. بنابراین می توان گفت تعداد ابعاد با منطق فازی قابل توجیه است. علاوه بر آن در نظریه سی. پی. اچ. زمان یک کمیت مستقل نیست و ناشی از اسپین است. از طرف دیگر چون مقدار سرعت سی. پی. اچ. همواره ثابت است و همه ی اجسام از سی. پی. اچ. ساخته شده اند، زمان بر آنها جاری است و گذشت زمان شامل سی. پی. اچ. نمی شود. با این دیدگاه هر ذره/جسمی در جهان یک ساعت است. اما خود جهان ساعت نیست و هیچ لحظه ای از عمر جهان نمی گذرد. آنچه که در فیزیک و کیهان شناختی راجع به عمر جهان می گویند، مربوط به جهان قابل مشاهده است که قسمتی از کل جهان محسوب می شود. تعداد جهان ها (نظیر جهانی که کهکشان راه شیری در آن است) بیشمار است. هر جهانی بر اثر انفجار یک سیاه چاله ی مطلق به وجود آمده است



4- جهان از نظر وسعت و اندازه: آيا وسعت فضاى جهان بى نهايت است؟ توپولوژى يا وضعيت جغرافياى فضاى عالم چگونه است؟

پاسخ

در نظریه سی. پی. اچ. جهان بیکران است و یک قسمت آن، جهانی است که ما مشاهده می کنیم. بنابراین در جهان هستی یک بیگ بنگ وجود ندارد، بلکه بنگ های (انفجارات) زیادی وجود دارد که دائماً تکرار می شوند. همچنین هندسه ی جهان و خواص توپولوژیک آن از یک مکان به مکان دیگر تغییر می کند و تابع محیط، یعنی جرم موجود در آن محدوده ی فضایی است که بر اسپین تاثیر دارد. لذا هندسه هر محدوده ای از فضا، تابع اسپین آنجا است. اما در کل جهان، فضا را می توان تخت در نظر گرفت که از هندسه ی اقلیدسی تبعیت می کند. یعنی انحنای کل جهان هستی، صفر است و هیچگونه انحنایی وجود ندارد



5 - نظريۀ كوانتومى گرانش: چقدر مى توان نظريۀ مكانيك كوانتومى را با نسبيت عام ادغام كرد كه منجر به پيدايش نظريۀ كوانتومى گرانش شود؟ آيا مى توان اين نظريه را آزمود؟ در صورت تدوين تئورى كوانتومى گرانش چقدر اين تئورى مى تواند در توضيح و تشريح منشاء و مبداء خلقت كائنات ما را يارى دهد؟

پاسخ

مشکل این دیدگاه در این است که گرانش و نیروی الکترومغناطیس را دو پدیده ی مجزا در نظر می گیرند و تلاش می کنند تا این دو نیرو را در یک نظریه ی وحدت بخش یکی کنند. در واقع گرانش و نیروی الکترومغناطیس از یکدیگر جدا نیستند و می توان نشان داد که گرانش نیز آثار الکتریکی و مغناطیسی از خود نشان می دهد. این کاری است که تحت عنوان بار-رنگ و مغناطیس رنگ و با توجه به نظریه سی. پی. اچ. توضیح داده شده است.



6- توانايى علم فيزيك: چگونه فيزيك مى تواند ناهمخوانى بزرگ بين مقياس بسيار عظيم گرانشى و مقياس جرمى فوق العاده ناچيز ذرات بنيادى را تشريح كند؟

پاسخ

اگر ما بپذیریم که همه ی اجسام موجود در جهان، در نهایت از ذرات تشکیل شده اند و ذرات در هر کجا که باشند از قوانین ثابتی تبعیت می کنند، آنگاه می توانیم این نا همخوانی را برطرف کنیم. ناسازگاری نسبیت عام با مکانیک کوانتوم ناشی از برخورد دوگانه به پدیده های فیزیکی است. در مکانیک کوانتوم با کمیت های گسسته سروکار داریم و در نسبیت عام با کمیت پیوسته فضا - زمان روبرو هستیم. چنین برخوردی موجب بروز مشکلات موجود شده است. در نظریه سی. پی. اچ. این ناسازگاری برطرف شده و مکانیک کوانتوم و نسبیت را می توان به عنوان حالت خاصی از آن استنتاج کرد



7- آنتروپى و زمان: چرا هرچه به گذشته برمى گرديم بى نظمى و آنتروپى جهان كمتر مى شود، با اين وجود آيا قانون دوم ترموديناميك مى تواند تفاوت چشمگير بين گذشته و آيندۀ عالم را توضيح دهد؟

پاسخ

آنتروپی ناشی از تغییر اسپین سی. پی. اچ. های موجود در سیستم است. در لحظه ی بیگ بنگ، اسپین در حالت بیشنه بوده و بر اثر انفجار بزرگ، اسپین تغییر کرده و دایما نیز در حالت تغییر است. بهمین دلیل با گذشت زمان، آنتروپی جهان نیز در حال افزایش است. با چنین نگرشی که زمان و آنتروپی، هردو وابسته به اسپین سی. پی. اچ. هستند، لذا منطقی است که با گذشت زمان، آنتروپی نیز افزایش یابد



8- مادۀ تاريك: مادۀ تاريك چيست؟ و چگونه بوجود آمده است ؟ آيا وجود و پيدايش آن را مى توان مربوط به ابر تقارن دانست؟

پاسخ

اگر به ابر تقارن از دیدگاه سی. پی. اچ. نگاه کنیم، جواب سئوال بالا مثبت خواهد بود. در نظریه سی. پی. اچ. گرانش دارای جرم است. لذا برای محاسبه ی جرم واقعی جهان، بایستی جرم گرانش را نیز منظور کرد که در این صورت مسئله ی ماده ی تاریک نیز قابل حل خواهد شد.



9- انرژى تاريك: چرا آن گونه كه ما مشاهده مى كنيم انبساط جهان اينگونه سريع و شتابان است ؟ آيا ما انتقال به قرمز را بطور كامل فهميده ايم ؟ در اين صورت انرژى تاريك داراى چه ماهيتى است كه نيروى محركه را براى اين انبساط شتابان فراهم مى كند ؟ آيا واقعاً انرژى تاريك تمام عالم را پر كرده است؟ منشاء آن چه مى تواند باشد؟

پاسخ

در نظریه سی. پی. اچ. انتقال به قرمز ناشی از دو پدیده است، یکی انبساط جهان و دیگری افزایش حجم اتمها. یعنی با انبساط جهان، حجم اتم نیز افزایش می یابد که آن نیز بر انتقال به قرمز تاثیر می گذارد. بنابراین تا زمانیکه افزایش حجم اتها منظور نگردد، با انتقال به قرمز برخورد واقعی صورت نخواهد گرفت و محاسباط ما با اشکال جدی رو برو است. همچنین اگر برای گرانش جرم قائل شویم (که خود نوعی انرژی است) مسئله ی انرژی تاریک نیز در مسیر جدیدی قابل بررسی خواهد شد که می تواند راه پاسخگویی به بسیاری از رموز جهان را آشکار کند.



10- نظريۀ تورم: چرا جهان در مقياس بزرگ اينچنين تقريباً، نه كاملاً، يكنواخت و همگن به نظر مى رسد آيا واقعاً اين نتييجۀ يك دورۀ تورمى است كه جهان در نخستين لحظات پيدايش خود سريعاً پشت سر گذرانيده است؟ آيا نظريۀ تورمى جهان درست است ؟ اگر اينچنين است جزئيات اين دوره از سرگذشت جهان چيست؟

پاسخ

نظریه ی تورم به عنوان حالت خاصی از نظریه سی. پی. اچ. قابل توضیح است. اگر به سرعت سی. پی. اچ. ها توجه کنیم، آنگاه انبساط سریع جهان در نخستین لحظات بیگ بنگ می بایست بسیار سریعتر از آن چیزی باشد که با سرعت حد (سرعت نور) قابل توجیه است.



11- سياه چال ها: آيا براستى سياه چال ها وجود دارند ؟ آيا آنگونه كه هاوكينگ ادعا دارد آنها انرژى تابش مى كنند و تبخير مى شوند؟ آيا سياه چال ها بجز از قوانين پايستگى انرژى ، اندازه حركت ، اندازه حركت زاويه ايى ، و بار الكتريكى از ساير قوانين پايستگى تخطى مى كنند ؟ برسر اطلاعاتى كه در درون اين حفره هاى اسرار آميز بدام مى افتند چه روى مى دهد ؟ راه حل پارادوكس "اطلاعات حفرۀ سياه" چيست ؟

پاسخ

در نظریه سی. پی. اچ. سیاه چاله ها وجود دارند و جهان قابل مشاهده بر اثر انفجار یک سیاه چاله ی مطلق به وجود آمده است. همچنین تبخیر سیاه چاله نیز پذیرفتنی است. از دیدگاه نظریه سی. پی. اچ. هیچکدام از قوانین بقا و در هیچ کجا نقض نمی شوند. در مورد اطلاعات باید به این موضوع توجه داشت که اصولاً اطلاعات چگونه تولید و منتقل می شوند. اطلاعات توسط امواج الکترومغناطیسی منتشر می شوند و با در نظر گرفتن اینکه گرانش نیز نوعی موج الکترومغناطیسی است، لذا گرانش نیز در انتقال و حفظ اطلاعات نقش دارند.

12- پرتو هاى كيهانى: منشاء و ماهيت پرتو هاى پر انرژى كيهانى چيست؟

پاسخ

سئوالات مربوط به پرتوهای کیهانی و منشاء آنها در زمینه فیزیک نظری قابل طرح نیست. بلکه بایستی از طریق تحقیقات تجربی مشخص گردد



13-امواج گرانشى: آيا با قاطعيت مى توان از وجود امواج گرانشى دفاع كرد ؟ اگر چنين است جزئيات اين امواج چيست و چقدر اين امواج مى توانند آگاهى ما را نسبت به ماهيت جهان افزايش دهند.؟ آيا امكان دارد موفق به ساخت دستگاهى شويم كه بتواند امواج گرانشى را آشكار سازى كند؟

پاسخ

در نظریه سی. پی. اچ. امواج گرانشی همواره در اطراف اجسام وجود دارد و این امواج ناشی از تبادل سی. پی. اچ. بین اجسام است. با توجه به هم ارزی نیرو و انرژی که نظریه سی. پی. اچ. مطرح کرده برای تبادل ذرات بین اجسام که نیروی گرانش را حمل می کنند نیازی به نقض قانون بقای انرژی نیز نمی باشیم

توضیحات بیشتر را در نیروهای اساسی و امواج گرانشی ملاحظه کنید



14- ستاره ها: اولين ستاره چه وقت شروع به درخشيدن كرد و چرا همۀ ستارگان به هم شبيه هستند؟

پاسخ

در نظریه سی. پی. اچ. نخستین ستارگان و کهکشانها در لحظه ی آغاز بیگ بنگ و از بقایای سیاه چاله ی مطلق پدید آمدند



15- مسافرت در زمان: آيا مسافرت در زمان از نظر تئوريك امكان پذير است ؟ از لحاظ تجربى و عملى چه؟ اگر اين امر امكان پذير باشد چه كسى از ما حاضر مى شود اين پارادوكس مسافرت زمان را عملى سازد ، به گذشته سفركند و پدر بزرگ خود را بكشد و دوباره به زمان حال برگردد؟

پاسخ

از نظر سی. پی. اچ. زمان ناشی از اسپین است و منشاء زمان نیز نیروی خارجی است. اما در مورد سفر در زمان ترجیح می دهم سکوت کنم.



16- ثابت كيهاني: چرا مقدار ثابت كيها نى مقدارى بسيار كوچك است كه هرگز به صفر نمى رسد ؟ چرا آن گونه كه تئورى كوانتومى ميدان پيش بينى مى كند مقدار آن خيلى بزرگ نيست ، يا آن گونه كه ابر تقارن پيش بينى مى كند مقدار آن برابربا صفر نيست؟

در این مورد به ثابت آلفای گرانشی مراجعه کنید.



17- جهان و پايان آن: سرانجام جهان چيست؟ آيا جهان در خود فرو خواهد ريخت؟ يا براى هميشه به انبساط خود ادامه خواهد داد ؟ و يا سرنوشتى ديگر ممكن است در انتظار جهان باشد؟

پاسخ

اگر جهان قابل مشاهده (جهانی که ما در آن به سر می بریم) یگانه بود، می توانستیم با توجه به جرم (چگالی ماده) و سرعت فرار کهکشانها نظر قطعی بدهیم. هرچند که این کار هم چندان ساده به نظر نمی رسد. اما با در نظر گرفتن اینکه جهان ما یکی از بیشمار جهان های موجود در هستی است، فروپاشی جهان نیز باید در رابطه با سایر جهان های اطراف آن بررسی گردد که از حد دانش امروزی خارج است



18-كهكشان ها: چرا كهكشان ها توده وار و به صورت رشته اى در فضا توزيع شده اند؟

پاسخ

این مورد را نیز بایستی با توجه به لحظه ی آغاز جهان مورد بررسی قرار داد. پاسخ به سئوالاتی از این دست، بیشتر کار تجربی است تا نظری

19- جرم و گرانش: چرا جرم گرانشى كهكشان ها بيشتر از تمامى جرمى است كه ما قادر به ديدن آن هستيم؟ آيا اين مربوط به مادۀ تاريك است؟ ماده اى مرموز و ناشناخته؟ آيا اين مشكل نمىتواند ناشى از برداشت ما از گرانش باشد ؟ شما چه فكر مى كنيد؟

پاسخ

قطعاً نگرش ما به گرانش بایستی تغییر کند. باور عادی در فیزیک، گرانش را فاقد جرم می داند و با چنین دیدگاهی نمی توان به پاسخ مناسبی دست یافت. اگر گرانش را دارای جرم در نظر بگیریم، همان کاری که در نظریه ی سی. پی. اچ. انجام شده است، می توان پاسخ مناسبی برای این سئوال یافت



20- طبيعت و ابرتقارن: آيا ابرتقارن يك تقارن طبيعى است؟ در اين صورت چگونه اين ابر تقارن شكسته شده است ؟ و چرا؟ آيا ابرتقارن مى تواند ذرات جديدى پيش بينى كند كه بتوان آنها را آشكار سازى كرد؟

پاسخ

برای پاسخ به این سئوال به مقاله ی تقارن، وحدت، ابر تقارن و ابر وحدت مراجعه فرمایید

	Photographer, Location	Images	Comments
	David Headland, Oamaru, South Island, New Zealand Jan. 22, 2007	#1, #2	Photo details: Canon EOS 20D, 70mm lens, photo 1: 25s f/2.8 3200ISO photo 2: 6s f/2.8 1600ISO photo 3: 6s f/3.5 800ISO
	Minoru Yoneto, Cromwell, New Zealand Jan. 23, 2007	#1, #2, #3, more	Comet McNaught swims in a night sky without setting in the horizon from today. Please give me enough sleeping time!
	Phillip Holmes, Rockhampton Australia taken with canon 300D 28-90mm lens Jan. 21, 2007	#1	This is my best photo of the comet, taken with a Canon 300D.
	John Wang, Birdlings Flat, Banks Peninsula, Canterbury, New Zealand. Jan. 22, 2007	#1, #2, #3, #4	Wow~ amazing Comet MacNaught over Banks Peninsula! Photo details: Canon EOS 30D, Canon EF-S 17-85mm lens
	Peter Terren, Bunbury Australia Jan. 22, 2007	#1, more	The huge fan is visible far more than the naked eye can see in this 3 minute exposure with a Nikon D70s.
	Grahame Kelaher, Mudgee Observatory, Mudgee, NSW, Australia Jan. 22, 2007	#1, more	Comet McNaught became visible at around 8:50pm, with the tail setting just after midnight! These shots were taken at Mudgee Observatory with a Canon 20D
	Geoff Sims, Manly, Sydney, Australia Jan. 22, 2006	#1, #2, #3, #4	Despite the city glow, McNaught's comet was clearly visible to the unaided eye. Photo details: Olympus C-5050, ISO 64, ~16s exposure at at f/2.8
	Dave Curtis, Dunedin, New Zealand Jan. 23, 2007	#1	I took this image from the backdoor step just after midnight. The comet was so bright I could see it through clouds from inside the house and the inside lights were still on. Photo details: Canon 1D Mrk2, 70-200 mm lens, f/2.8, 30sec exposure
	John Golja, Mt Dandenong, Melbourne, Australia Jan. 22, 2007	#1, #2	The comet was first spotted around 9:20pm local time (10:20UT) during twilight over the south-west. As the night progressed, the comet's tail became more visible to the crowd of around 100 at the Mt Dandenong Observation Deck. By 10:30pm it was spanning an estimated 20 degrees vertically over the night sky! Photo details: Canon EOS 400D, 50mm(80mm equiv.) at f2.8 4-30 sec ISO400 22/1/2007 9:44pm AEDT (10:44UT)
	Peter Hammer, Beaumaris, Melbourne, Australia Jan. 22, 2007	#1	Luckily the comet appeared over the darkest part of the sky where there were no background lights although being in a city there is a lot of scattered light. The orange glow has been partially removed although you can still see it towards the bottom of the image.
	Trevor Mackie, the western suburbs of Mebourne, Australia Jan. 22, 2007	#1, #2	Photo details: Taken with Hutech modded 5d and Canon 400D, 28-105mm lens at 28mm. Exposures from 50-90 seconds.

                                                                                                        علی احمدیان!!!

اسرار جدید اختروش‌ها

منبع:سایت نجوم

آغاز داستان انرژی تاریک

داستان انرژی تاریک از سال 1998 آغاز شد. در آن زمان دانشمندان دریافتند که بسیاری از کهکشانهای دور دست....................

ادامه مطلب>>>

تشکیل ستاره‌ها

 

گوی آتشین مورد نظر در نظریه انفجار بزرگ ، حاوی هیدروژن و هلیوم بود، که در اثر انفجار بصورت گازها و گرد و غباری در فضا بصورت پلاسمای فضایی متشکل از ذرات بسیاری از جمله الکترونها ، پروتونها ، نوترونها و ...

ادامه مطلب>>>

سلام

امیدوارم که همگی خوب باشید

آیا تا به حال قانون بد_تیتوس به گوشتون خورده اگر می خواهید بدونید که این قانون چیه مقاله ی زیر رو بخونید:

درسال 1766(قبل از آنکه اورانوس نپتون وپلوتو کشف شوند)تیتوس اهل وینتبرگ یک قاعده تجربی تقریبی در ارتباط با فواصل متوسط خورشید از سیاره را پیدا کرد,در سال 1772 یوهان بد این رابطه را منتشر کرد و امروزه بنام قانون بد یا قاعده ی تیتوس_بد موسوم است.

این قانون به صورت رشته ای از اعداد بصورت زیر نوشته می شود:

 

اگر اعداد بالا بر 10 تقسیم کنیم رشته ی زیر بدست می آ ید:

این رشته به ترتیب فاصله ی سیارات را از خورشید نشان می دهد و بیانگر قانونمند بودن فاصله ی سیارات منظومه ی شمسی از خورشید اگر به جدول زیر نگاه کنید خواهید فهمید که این قانون چه قدر به اعداد واقعی خو نزدیک است.

 

 

0/4, 0/7, 1 ,1/6 ,2/8 ,...

 

اگر فاصله ی زمین تا خورشید را یک واحد نجومی در نظر بگیریم(AU1),متوسط فواصل سیارات از خورشید به قرار زیر خواهد بود:

 

به استثنا شکاف در 8/2 (, بین مدار مشتری و مریخ جایی که سیارکها قرار دارند بعضی از دانشمندان معتقدند که شاید در زمان های قدیم بین این دو سیاره سیاره ی سومی هم وجود داشته که اکنون به دلایل نا معلوم از بین رفته است)قانون بد به طور شگفت انگیزی در مورد هفت سیاره ی داخلی مورد قبول است _این یک قاعده ی منظم است که به طور ضمنی به یک فرایند فیزیکی دلالت می کند. به فاصله های نزدیک و فشرده از خورشید تا مریخ و توزیع بازتر و منظم تر از مشتری به بعد توجه کنید.

امیدوارم که این مقاله مفید واقع شده یاشد.

شیرین انباردارن

بسمه تعالی

اثبات جرم گمشده یا ماده تاریک:

از دو روش می توانیم پدیده ای را اثبات کنیم. یکی مشاهده پدیده و یا اثر جاذبه آن بر اجرام آسمانی.

هنگامی که در شبی تاریک به آسمان صاف می نگریم حداکثر حدود6000 ستاره را با چشمان عاری از هر ابزار رصدی می بینیم.آنچه را که ما با چشمان غیر مسلح می بینیم فقط تعدادی از ستاره های کهکشان ما هستند،در حالی که 80000 میلیارد میلیارد ستاره در عالم وجود دارند.محاسبه ساده نشان می دهد که جرم تمامی ستاره های عالم (16×10به توان 52) کیلو گرم است. اگر جرم سیاهچاله ها و ابر های عظیم گازهای فضایی میان ستاره ای را به آن اضافه کنیم عدد بزرگی که خارج از تصور ماست به دست        می آید.اما این فقط پنج تا ده درصد کل عالم را تشکیل می دهد. بقیه به شکل ماده ای است که ما       نمی توانیم ببینیم،اما به دلیل اثری که روی حرکت ستاره ها و آنچه می بینیم می گذارد شک نداریم که وجود دارد. بیشتر اجرام سماوی در ساختارهایی که آنها را کهکشان می نامیم قرار دارد.خود کهکشان ها در گروههایی کنار هم جمع می شوند و از گرد آمدن گروهها خوشه های کهکشانی و از اجتماع آنها ابر خوشه ها پدید می آید. هر یک ازاین ساختارها حول نقطه ای که مرکز جرم مجموعه است می گردد.ما میتوانیم با روش های مختلف جرم هر یک از این کهکشان ها را به دست آوریم. با استفاده از نوری که به ما می رسند تعداد ستاره های آن را به دست آوریم و جرم کل را تخمین بزنیم.روش دیگر استفاده از سرعت دوران حول مرکز جرم مثلا مرکز کهکشان است.ما می توانیم این سرعت را با بررسی کهکشان هایی که از روی زمین از پهلو دیده می شوند به دست آوریم.در سال 1933 مریتز زوییکی حرکت کهکشان های دور را با هر دو روش بررسی کرد. اما هنگامی که نتایج را مقایسه کرد متوجه شد که چهارصد برابر با یکدیگر فرق دارند.او این اختلاف را به اثر جرم ناپیدایی نسبت دادکه قابل مشاهده نبود و آن را جرم گمشده نامید.حضور جرم گمشده در سنجش سرعت  چرخش کهکشان مشخص می شود.تک ستاره های داخل کهکشان نیزمانند سیارات در منظومه شمسی رفتار می کنند و حول مرکز کهکشان می گردند. هر چقدر ستاره دورتر باشد سرعت آن کمتر است(قانون دوم دوپلر)این قوانین می گویند سرعت چرخش آنها بستگی به فاصله آنها از هسته و جرمشان در مدار دارند..اما سرعت هایی که با توجه به مقدار جابجایی دوپلری برای ستاره های دور دست به دست آمده نشان می دهد که آنها بسیار سریعتر از آچه که قانون دوم دوپلر تعیین می کند حرکت می کنند.با این سرعت زیاد ستاره ها نمی توانند در کهکشان باقی بمانند و باید به سمت بیرون کهکشان پرتاب شوند،همانطور که در لبه های کهکشان میزان نور به سرعت کم می شود انتظار می رود که سرعت هم کم شود ولی هچنین اتفاقی نمی افتد و سرعت نسبت به جسم بالا می باشد.سرعت کهکشان های موجود در خوشه ها را در سال 1930 بررسی کردند عدد به دست آمده ده تا صد برابر مقداری بود که انتظار داشتند.به نظر شما این به چه معنی می تواند باشد؟آیااین وسط عاملی باید وجود داشته باشد که بر روی این کهکشان ها وستاره ها اثر بگذارد؟بله عامل دیگری وجود دارد.این نیروی اضافی فقط می تواند بر اثر جاذبه گرانشی مقدار زیادی ماده تاریک باشد که داخل خود کهکشان قرار دارد.یافته های زوئیکی تا دهه 1970 در محاق قرار داشت تا اینکه سرانجام پذیرفته شد که فقط مقدار زیادی جرم پنهان می تواند بسیاری از مشاهدات دیگر را توجیه کند و نظریه های گوناگون درباره ساختار عالم را تایید کند.وجود ماده تاریک نه فقط اختلاف در محاسبات جرم کهکشان ها را توضیح می دهد بلکه یکی از مشکلات نظریه بیگ بنگ(مهبانگ)را که سالها موجب آزار کیهان شناسان بود حل می کند.                                                                                                             

چه میزان ماده تاریک در عالم وجود دارد؟                                                                             

کیهان شناسان میزان موجود در عالم را با پارامتری به نام امگا مورد بحث قرار می دهند.در یک عالم بسته یعنی عالمی که جرم ان در حدی است که عاقبت در خودش فرو می ریزد.امگا بیشتر از یک تعریف می شود. در یک عالم باز یعنی عالمی که تا ابد اجزای آن در حال دور شدن از یکدیگر هستند امگا کمتر از یک است و یک عالم مسطح به طور ایده ال برابر یک خواهد داشت و این که 90 تا 95% عالم را ماده تاریک تشکیل داده است.                                                         

ما در جهانی بسته یا باز یا مسطح قرار گرفته ایم؟                                                                                

ما در جهانی باز قرار گرفته ایم پس امگا کمتر از یک می باشد و 93% این عالم را ماده تاریک فرا گرفته است.                                                       ماهیت ماده تاریک:             

ماخوها  ماچوها:                                                              

وجود ماده تاریک یا جرم گم شده نه فقط سرعت بالای ستارها در لبه کهکشانها را توجیه میکند بلکه به نظریه موجود در باره آغاز و سرنوشت عالم اعتبار می بخشد.                                                           

برسیها نشان می دهد که حدود 90 تا 95% جرم کل عالم ماده تاریک است ما نمی توانیم ماده تاریک را ببینیم وجود آن فقط از روی اثری که بر ماده قابل مشاهده در عالم می گذارد اثبات می شود.اما جنس این ماده کهکشان هستند.چیست؟                                                                                دو امکان   وجود دارد. یکی وجود ماخو یا ماچو است. ماخوها اجرام پر جرم وفشرده هاله

ماخوها اجرام پر جرمی هستند که جرم آنها از ستارهای کوچک تا سیاهچاله ها ابر پر جرم تغییر می کند آنها از ماده معمولی که می شناسیم(ماده باریونی) ساخته شده اند. ماخوها همانطور که توضیح نام شان نشان می دهد در هاله کهکشان پنهان اند.                                                                                         

ماخوها بطور عمده کوتوله های قهوه ای، کوتوله های سفید دور دست و سیاه چاله ها هستند که وجود آنها حتی بیش از احتمال وجود ماده تاریک پیش بینی شده بود.                                                              

تصاویر تلسکوپ هابل از کوتوله های قهوه ای تعداد زیادی را که اختر شناسان پیش بینی می کردند نشان نمی دهد و این اجسام بسیار پراکنده اند در حال حاضر تخمین زده می شود که کوتوله های قهوه ای فقط 6% از ماده تاریک در هاله کهکشانها را تشکیل می دهند.                                                                          

نوترونیوها:                                                                  

نوترونیوهاذرات بدون جرمی هستند که وجودشان ثابت شده ولی دلایلی وجود دارد که نشان داده گاهی اوقات جرم بسیار کوچکی دارند.در عالم مقدار بسیار زیادی نوترونیو وجود دارد.با این حال حتی یک جرم بسیار کوچک تر برای ماده تاریک پر اهمیت است وجرمی به اندازه 1/5000 جرم الکترون امگایی به اندازه 1 به دست می دهد.                                                                                 

و یمپ ها:                                          

با توجه به دست اوردهای فیزیکدان ها(ذرات بنیادی)با اطمینان بیشتری مدعی هستند که ماخو ها        نمی توانند 90%جرم عالم را تشکیل بدهند. برای همین مصرانه در جست و جوی ویمپ ها هستند. این ذرات بسیار کوچک تر از اتم اما دارای جرم اند. با ماده باریونی واکنش نمی دهند وحتی به راحتی ان عبور می کند.                                                                                                    از انجا که جرم این ذرات بسیار کم است تعداد زیادی از انها لازم است تا بتوانند مقدار عظیمی ماده تاریک را تامین کنند.                                                                                                        

ویمپ ها ذرات سنگینی هستند که می توان در تراسنیو ها و اکسیون ها را نام برد.                                   

برای اشکار سازی ویمپ ها سرد کردن یک بلور بزرگ تا دمای صفر مطلق یا حدود 273درجه سیلسیوس(1کلوین)است.                                                                 

در این شرایط حرکت و ارتعاش اتم های بلور به حداقل ممکن می رسد و اگر در این حالت یک ویمپ به اتمی بر خورد کند آن را مرتعش می کند و دمایش را بالا می برد. این گرمای ناچیز ایجاد شده قابل اندازه گیری است که می توانند از یخهای قطبی به جای بلور استفاده کنند.                                                 

تهيه كننده : اعظم دشتي آهنگر

استاد راهنما: جناب آقاي احمدي

دنباله دار ها مولكول هاي پيش حياتي دارند .

 

گروه علمي فرهنگي – پژوهشگران دانشگاه ميشيگان با يافتن نشانه هاي نيتروژن اتمي در ابر هاي گاز ميان ستاره اي ،حدس زده اند كه مولكول هاي پيش حيات در دنباله دارها وجود داشته باشند .

به گزارش پارس اسكاي ،اگر اين حدس درست باشد ،ميتوان شرايط اوليه را كه منجر به پديد امدن حيات روي زمين شده مشخص كرد .اين يافته همچنين ميتواند درك بشر را از فرايند هاي شيميايي درون فضا كاملا متحول كند .

سال ها بود كه دانشمندان در شگفت بودند كه چرا در دنباله دار ها و شهابسنگ ها ،نشاني از نيتروژن مولكولي ديده نميشود .مدل هاي موجود در پيشبيني ميكنند كه دنباله دارها در مرز هاي دور دست ،تاريك و سرد منظومه ي شمسي تشكيل ميشوند ؛جايي كه اخرين فرايند هاي شيميايي منظومه را در طول تكوين خورشيد و سيارات ثبت كرده است .به همين دليل سياره شناسان ،دنباله دارها را به چشم فسيل هايي بسيار مينگرند كه سوابق ابر اوليه اي را كه در چهار ميليارد و ششصد ميليون سال پيش با رمبش خود منظومه ي شمسي را خلق كرد ،تمام وكمال حفظ كردند .مدل هاي فعلي پيش بيني ميكنند كه در اين ابر اوليه ،گاز نيتروژن به شكلي مولكولي وجود داشته است و بالطبع ،دنباله دار ها به عنوان وارثان ان ابر اوليه بايد نشانه هايي از نيتروژن مولكولي در خود داشته باشد .

اماسباستين مارت –دانشجوي دوره ي اختر فيزيك و ادوين برگين-استاد اختر شناسي دانشگاه ميشيگان –در بررسي هاي جديد خود نشان داده اند چنين انتظاري درست نيست . دنباله دارها نيتروژن مولكولي ندارند چون اين گاز در ابر اوليه اي كه انبوهي از ذرات كوچكش دنباله داررا تشكيل ميدهند ،وجود ندارد .اين دو پژوهشگر ميگويند كه ابر هاي اوليه ،نيتروژن اتمي دارند ،نه نيتروژن مولكولي . مقاله اين دو نفر و همكارانشان در مركز اختر فيزيك هاروارد –اسميث سونيان كه در نشريه نيچر منتشر شده ،موجي از شگفتي را در جوامع علمي به دنبال داشته است .

يكي از هيجان انگيز ترين نتايج وجود نيتروژن اتمي را ميتوان در دنباله دار هايي جستوجو كرد كه ميليون ها سال پيش به زمين برخورد كردند.محاسبات نشان مي دهد كه مولكول هاي حامل نيتروژن اتمي ميتوانسته اند نوعي جهش پيش حياتي را ايجاد كنند تا مولكول هاي پيچيده اي به وجود ايند و در نهايت حيات روي زمين را به وجود اورند .

در بسياري از مولكول ها ي حياتي ساده و پيچيده ،نيتروژن وجود دارد و از ان مهمتر اينكه به وجود اوردن چنين مولكول هاي پيچيده اي از نيتروژن اتمي ،بسيار اساننتر و سريع تر از نيتروژن مولكولي است . تمام واحد هاي سازنده DNE اسيد هاي امينه و بسياري مواد ديگر در ساختار شيميايي خود از واحد هاي نيتروژن استفاده مي كنند .وجود نيتروژن در ساده ترين شكل شيميايي –يعني نيتروژن اتمي – فرايند هاي شيميايي را فعال تر ميكند و احتمال تشكيل مولكول هاي پيش حياتي پيچيده تر را زياد مي كند .

نوشته شده توسط ستوده فريدن پور  ۲۷مرداد ۱۳۸۵

به نام خدا

بااستفاده ازطیف میتوان اطلاعاتی درباره ی حرکت جسمی که نور گسیل میکندنیزبه دست آورد.این امرمربوط میشودبه پدیده ای که آن رااثردوپله مینامیم.اثردوپلرتغییردرطول موج ناشی ازحرکت منبع یا ناظریاهردوی آنهاست .فرض کنیدیک ماشین آتش نشانی باسیرن یا سوت خودکه نت معین میزند(صوتی باطول موج ثابت گسیل میکند) به شمانزدیک میشودکسی که سواربراین ماشین است آن طول موج به خصوص رامیشنود،اماشمانتی رامیشنوید که بانزدیک شدن ماشین،ارتفاع بیشتری پیدامیکند(طول موجش کوتاهترمیشود). ودلیل آن این است که هرزمان که سیرن قله موج جدیدی گسیل میکنداین قله به شمانزدیک تراست،بنابراین هرقله موج متوالی فاصله ای کوتاهترازقله ی موج پیشین رابایدطی کند.دراین صورت،وقتی که  ماشین ازبرابرشمامیگذردودورمیشود،نتی که میشنویدارتفاع کمتری دارد.زیراهرزمان که سیرن قله موج صوتی جدیدی گسیل میکنداین قله ازشمادورتراست وهرقله موج متوالی فاصله ی طولانی تری راباید طی کند.هرچه ماشین سریعترحرکت کندتغییرحرکت صوت بیشترمیشود.

اثردوپلرچگونه درنورودردیگرپدیدههای الکترومغناطیسی آشکارمی شود؟ هرگاه ستاره ای ازناظردورشود،طول موجهای خط معینی از 

طیف آن ستاره طویلترمیشود،درنتیجه موضع آن خط به سوی انتهای سرخ طیف جابه جامی شودوهرگاه ستاره ای به طرف ناظر

حرکت میکندخط معینی ازطیف درموضع خودبه سوی انتهای آبی طیف جابه جامیشود.مقدارتغییر طول موج (λ∆)فقط بستگی داردبه سرعت نسبی ستاره نسبت به زمین،درامتداد خط دید ناظر.اگرc سرعت نوروλطول موج خط معین درآزمایشگاه باشد دراین صورت تغییرطول موج ناشی ازحرکت بافرمول زیرمعین میشود:

 

             λ×V             λ∆

              C               

اگراین فرمول رابه ازای V حل کنیم،روش تعیین سرعت شعاعی یک ستاره مشخص میشود:

                    λ∆×C     =V

                      λ

نظریه سی.پی .اچ وانتقال به قرمز

بادرنظرگرفتن اینکه طبق نظریه سی.پی.اچ.انرژی فوتون هاتابع ذرات زیرکوانتومی به نام سی.پی.اچ است که دراین صورت خواهیم داشت:        Ephoton=nEcph

مقدارRبستگی به انرژی تابش دارد،چنانچه تابش پرانرژی باشد فوتون های آن ازتعداد سی.پی.اچ های بیشتری برخورداراست. بنابراین تراکم سی.پی.اچ هادریک تابش مشخص کننده ی انرژی آن تابش است.این ذرات بنابرنظریه ی سی.پی.اچ هیچگاه نسبت به هیچ دستگاهی به حالت سکون درنمی آیندودارای دو حرکت انتقالی ودورانی(اسپین)هستندوهمراه فوتون باسرعت نورحرکت میکند، همچنین اسپین این ذرات ثابت نبوده وتحت شرایط محیطی تغییر می کند.

سی.پی.اچ هادریک فوتون براثرتداخل اسپینی (برخوردباتماس بایکدیگر)یکدیگررامیرانندوبه صورت یک تابع احتمالی ازساختمان فوتون خارج می شوندودرتابش ایجادافت انرژی میکنند.روندخروج سی.پی.اچ هاازتابش باکم شدن چگالی آنهادرفوتون کاهش می یابدونهایتادرطول موج مشخصی احتمال این خروج به سمت صفر میل می کند،بعضی ازعوامل مانندگرانش باعث تشدیدخروج یاورود آنهاهنگام انتقال به آبی صورت میگیرد.بافرض اینکه یک فوتون ازتعدادی سی،پی،اچ تشکیل شده که این سی.پی.اچ هادارای اسپین هستندوبراثرتماس یکدیگررامیرانندآنگاه میتوان پذیرفت که باافزایش چگالی سی.پی.اچ درساختمان فوتون،احتمال برخوردآنهانیزافزایش مییابدوعلاوه برآن طی شدن مسافت طولانی توسط فوتون(یاگذشت 

زمان بیشتر)نیزاحتمال خروج سی.پی.اچ راافزایش میدهد.

دریک تابش پرانرژی مانندپرتوگامابه علت بالا بودن چگالی سی.پی.اچ های موجوددرفوتون های آن نسبت به یک تابش باانرژی کمترمانندتابش ماکروویوخروج سی.پی.اچ هاازشدت بیشتری برخورداراست زیرا تراکم سی.پی.اچ هاموجب افزایش تداخل اسپینی سی.پی.اچ هاشده وبه دنبال آن احتمال خروج افزایش می یابد.براساس این دیدگاه یکی ازدلایل قرمزگرایی خطوط طیفی ستارگان وکهکشان های دوردست ناشی ازتحلیل انرژی نورارسالی ازآنهامیباشد که باافزایش فاصله این تحلیل انرژی نیزافزایش می یابدوبه دنبال آن طول موج تابش دریافت شده نسبت به طول موج اولیه بیشترخواهد شد.بنابراین هرچه چشمه ی گسیل دهنده ی تابش درفاصله ی دورتری ازماقرارداشته باشداحتمال خروج سی.پی.اچ های بیشتری وجودخواهدداشت.

بااین نگاه جدیدبه انتقال قرمزطیف ستارگان وکهکشان هاازدید سی.پی .اچ وجودمقوله پیچیده ی انرژی تاریک که هنوزتوضیح قابل قبولی برای آن داده نشده،دیگرغیرضروری به نظرمی آیدوانتقال به قرمزرانمی توان تنهاناشی ازانبساط جهان دانست. انبساطی که به موجب آن کهکشان ها باحجم عظیمی ازماده باسرعتی بسیاربالادرحال فرارهستند.

باتوجه به فرض خروج سی.پی.اچ است که تابش زمینه به عنوان حالتی خاص ازافزایش طول موج تابش های کیهانی موردتوجه قرارمیگیردنه بازمانده ای ازانفجاربزرگ.

                                                 احمدی(شهرری)

 

دنباله دارها

 

ستارگان دنباله دار بر خلا ف اسم شان به هيچ وجه ستاره و منبع توليد انرژی نيستند و نامگذاريشان فقط به دليل شکل ظاهريشان است که مثل ستاره ای هستند که دنباله ای داشته باشد ، به طوری که واژه  comet از کلمه يونانی kometes   به معنی مو و سر گرفته شده است.

اين ستارگان جابجا شونده با وجود چهره تماشايی شان که به سرعت تغيير می کند و کاملا" غير متناوب و نامنظم به نظر می رسند ، نشانی از ترس و خرافات بودند و ظهور ستارگان دنباله دار را علامتی از اتفاقی بزرگ و نا خوشايند می دانستند.

دنباله دارها کره ها يی از گاز و غبار هستند. هنگامی که اين کره ی منجمد به خورشيد نزديک می شود، در اثر تصعيد گاز ها و غبارها، هاله ای مه آلود در اطراف جسم اصلی دنباله دار (  هسته) و دمی بلند در اطراف آن تشکيل می دهند.

معمولا" هر دنباله دار از سه بخش تشکيل شده است:

۱) هسته با قطر چند کيلومتر (که به طور مستقيم قابل مشاهده نيست ) : کره ای از يخ و گازهای منجمد ( با ابعاد ميکرو متر )

۲ ) گيسو که توده سحابی مانند سر دنباله دار است با قطر چند صد هزار کيلومتر که به کمک بر همکنش با تابش خورشيدی قابل آشکار سازی است.

۳ ) دنباله : برای يک دنباله دار دو نوع دنباله تشخيص داده شده است :

الف ) دنباله گرد و غبار که در انعکاس نور خورشيد، زرد کمرنگ ديده می شود و همان طيف خورشيد را دارد .

ب ) دنباله پلاسما که به دليل وجود منوکسيد کربن يونيزه (co+  )  آبی ديده می شود . طول دنباله ممکن است به صدها ميليون کيلومتر برسد.

 در قرن هفدهم،  با کارهای اساسی کپلر ، نيوتون وهالی مشخص شد که حرکت های عجيب دنباله دارها از همان قوانين حرکت سيارات پيروی می کنند. هالی با ادامه ی کار موفق شد دوره ی تناوب و مدار دنباله دار درخشانی را که بعدها به نام خودش معروف شد تعيين کند و مشخص شد که اين همان دنباله داری است که از سال ها قبل از ميلاد به طور تقريبا منظمی با دوره ی تناوب ۷۶سال رصد ميشده است. 

مدار بيشتر دنباله دارها بيضی بسيار کشيده ( با خروج از مرکز بيشتر از ۰/۹)است. مدار بعضی ديگر سهموی و يا هذ لولی است که دنباله دارهای غير متناوب محسوب می شوند. گاهی از اوقات ممکن است مدار دنباله دار به دليل گرانش سيارات بزرگی مثل مشتری تغيير کند. مثلا" دنباله دار بلند دوره به يک دنباله دار کوتاه دوره و با خروج از مرکز کمتر تبديل شود و يا گرانش شديد موجب تکه تکه شدن دنباله دار شود. ( مثل دنباله دار شوميکر- لوی ۹)

در سال ۱۵۳۸ م . يک پزشک ( Jerome Frascator ) متوجه شد که دنباله ی دنباله دارها در خلاف جهت خورشيد قرار دارد . در قرن هفدهم کپلرعلت آن را فشار تشعشعی خورشيد مطرح کرد . مقدار فشار تشعشعی خورشيد به اندازه و ترکيب شيميايی ذره بستگی دارد . مثلا" دنباله ی دنباله دار«  «آرند-رولند به دليل داشتن ذرات گرد و غبار بزرگتر از حد معمول ( در ابعاد ميلی متری ) و فشار تشعشعی ضعيف در امتداد خورشيد نبود . اما بر سر ذرات گرد و غبار چه می آيد ؟

ذرات کوچکتر به وسيله تابش تشعشعی در فضای بين سيارات و ذرات بزرگتر در مدار دنباله دار منشاء پخش می شوند و منشاء بارش های شهابی می گرد ند. مثلا" بارش شهابی بر ساووشی که در حوالی ۲۱و۲۲ مرداد به اوج می رسد مربوط به ذرات دنباله دار « سويفت-تاتل»  است.

 

چگالی متوسط دنباله دار1gr⁄ cm3 است بنا بر اين فشار تشعشعی خورشيد نمی تواند تشکيل دنباله پلاسما را توضيح بدهد. دنباله پلاسما از دنباله گرد و غبار بزرگتر است. و طول آن به صدها ميليون کيلومتر می رسد. در سال ۱۹۵۱ يک اختر شناس آلمانی به نام« لودويک بيرمن»  پيشنهاد کرد که پلاسمای خورشيدی که با سرعت بسیار زياد از خورشيد خارج می شود منشاء تشکيل دنباله ی پلاسما است. باد خورشيدی مخلوطی از پروتون ها و الکترون هايی است که سطح خورشيد را ترک می کنند و تقريبا" با سرعتkm/s ۴۰۰ حرکت می کنند. چگالی اين ذرات در فاصله ی مدار زمين ۱ تا ۱۰ ذره در سانتی متر است.

در سال های گذشته مطالعه ی دنباله دارها خيلی مورد توجه قرار گرفته است. چون هر تئوری که شکل گيری منظومه ی شمسی را توضيح بدهد بايد تشکيل هسته های دنباله دار را توضيح بدهد .در سال ۱۹۵۰ يک اختر شناس هلندی به نام يان اورت  با مطالعه ی آماری چهل و شش دنباله دار بلند دوره ( با دوره تناوب بيش از ۲۰۰ سال ) متوجه شد که اين دنباله دارها از تمام جهات به سوی خورشيد می آيند بنابراين منبع شان بايد کره ای پيرامون خورشيد باشد و از آنجايی که مدار اين دنباله دارها بسيار کشيده است پس اين کره می بايست دور باشد. او اين موضوع را مطرح کرد که خرده سيارات باقيمانده از سحابی اوليه منظومه شمسی به صورت کره ای، منبع دنباله دارها است. با محاسبات انجام شده اين منطقه( که امروزه ابر اورت ناميده می شود) بايد در فاصله۲۰۰۰۰ تا۱۰۰۰۰۰ واحد نجومی باشد. شاید تعداد دنباله دارهای ابر اورت به دو تريليون برسد. در طول عمر منظومه ی شمسی حدود ۵۰۰۰ ستاره از محدوده ی کمتر از۱۰۰۰۰۰ واحد نجومی خورشيد گذشته اند. در چنين وضعی يا دنباله داری توانسته از مدار گرد شش به دور خورشيد خارج شده باشد و در فضای بين ستاره ای سرگردان شود ويا به سوی خورشيد حرکت کند.

اما دنباله دارهای کوتاه دوره، تقريبا" در صفحه ی منظومه ی شمسی حرکت می کنند پس منبع آنها نمی تواند ابر اورت باشد. اختر شناسان منبع آنها را قرصی سطح در ورای مدار نپتون (۳۵ تا۴۰ واحد نجومی ) می دانند که ممکن است تا فاصله ۱۰۰ واحد نجومی گسترده شده باشد. جمعيت اين کمربند چند صد ميليون تخمين زده می شود.حدود ده سال پيش (۱۹۹۲ م. ) دو اختر شناس سياره ای از دانشگاه هاروارد موفق به کشف ۲۰ عضو از اجرام اين کمربند ( کمربند کويي پر ) شدند.

کشف دنباله دارها

رصد و کشف دنباله دارها همیشه جذاب بوده است مخصوصا" اينکه هر آماتوری که موفق به کشف دنباله داری جديد شود آن را به نام او نامگذاری می کنند. کاشفان دنباله دارها اغلب آنها را در فواصل دور از خورشيد کشف می کنند . معمولا" در آن فاصله دنباله دار، دنباله واضحی ندارد و فقط گيسوی آن به شکل سحابی محو و کوچکی ديده می شود. پس از مطمئن شدن از اينکه جسم رصد شده سحابی يا کهکشان نيست ، بايد منتظر ماند تا جابه جايی در آن مشاهده شود. ضمنا" بايد از نزديک شدن دنباله دارهای تناوبی و مکان آنها با اطلاع بود تا اشتباهی رخ ندهد. کشف دنباله دارها کار سخت و طاقت فرسايی است. آمارها نشان می دهد که معمولا" هر رصد کننده ( با امکانات مطلوب ) برای کشف اولين دنباله دار خود به طور متوسط۴۰۰ ساعت کار رصدی انجام می دهد.

 

 

 

قوس، قلب کهکشان

راه شیری تابستان

Introduction

For the first time in history, a lot of media attention is being paid to the sea of energy that pervades all of space. It just happens to be the biggest sea of energy that is known to exist and we’re floating inside it. (Credit due to The Sea of Energy by T. Henry Moray for the idea.) Not only is it big but its energy is estimated to exceed nuclear energy densities, so even a small piece of it is worth its weight in gold. What is it? Many people are not sure what “zero point energy” (ZPE) is. Most agree that virtual particle fluctuation contributes to it and van der Waals forces don’t explain everything. Does it offer a source of unlimited, free energy for homes, cars, and space travel? Depending on who we talk to, ZPE can do everything and ZPE can do nothing useful. How can the energy be converted to a usable form? What are the basic explanations of ZPE and the new discoveries, which have rocked the U.S. Patent Office, Physical Review Letters, Science, Scientific American, and the New York Times? Why is ZPE implicated in the latest confirmation of cosmological antigravity? Can the Casimir effect be a source of energy? This article is intended to give a review of the latest developments (as well as an introduction to the topic for those who are non-specialists).

Contains;

The Casimir Effect

Lamb Shift

The Classical Vacuum

Tutorial

Cosmological ZPE

Experimental ZPE

The First ZPE Patent

ZPE and Sonoluminescence

Dr. Harold Puthoff’s ZPE

Inertia is a ZPE Effect

Newton’s Law is a ZPE Effect

ZPE Critical AcclaimThe

Author

Mr. Thomas Valone has degrees in electrical engineering and physics and is a professional engineer. He is presently the President of the Integrity Research Institute in Washington, DC providing technical consultation for engineering and law firms, authors, videos.  Clients include Lightworks AV, Alternative Energy Institute, Starburst Foundation, The Magnetizer Group, Saladoff and Associates, ELF International, Sachs-Freeman Associates, AquaQueen, Newline Investments.  Services provided: Electrical product design/development, engineering testing, expert testimony and opinion, magnetic field measurement & shielding, circuit design.  He is the Editor of the Future Energy newsletter and has 3 books and 50 articles in print covering a broad range of engineering and energy issues.

Full article;

http://www.seaspower.com/InsideZeroPoint-Valone.htm

 

 

A Black Hole is Born by Red-Shif

As the nuclear fuel is exhausted, the outward forces of radiation diminish, allowing the gravitation to compress the star inward. The contraction of the core causes its temperature to rise and allows remaining nuclear material to be used as fuel. The star is saved from further collapse, but only for a while.

Eventually, all possible nuclear fuel is used up and the core collapses. The star’s final mass and the remaining outward pressure that the burnt-up nuclear residue can muster determine how far it collapses, into what kind of object, and at what rate. If the star is sufficiently massive or compressible, it may collapse to a black hole. *

Let take a new look at the star’s compress.

When a photon is moving upward the star, its frequency shifts toward the red. Suppose a photon does form on the surface of star. Photon shifts to red. In during photon is leaving the star it loses its energy. So, the momentum of photon decreases.

The relationfiltered=dp/dt shows when momentum of photon changes, the strongly of gravity field cannot be stable.

In during that nuclear fuel of star is used, mass converts to energy and energy converts to gravitation force too. And the strongly of gravity force is increasing. It means the outward forces of radiation diminish and inward pressure of gravitational force multiples. Then star collapses and a black hole is born.

All of our ideas about the universe formed by our experiences on the earth. In the earth redshift and multiplying of gravity field is inconsiderable, but in a With Dwarf is considerable. 

 

هندسه نااقليدسى و نسبيت عام اينشتين

در قرن نوزدهم دو رياضيدان بزرگ به نام «لباچفسكى» و «ريمان» دو نظام هندسى را صورت بندى كردند كه هندسه را از سيطره اقليدس خارج مى كرد. صورت بندى «اقليدس» از هندسه تا قرن نوزدهم پررونق ترين كالاى فكرى بود و پنداشته مى شد كه نظام اقليدس يگانه نظامى است كه امكان پذير است. اين نظام بى چون و چرا توصيفى درست از جهان انگاشته مى شد. هندسه اقليدسى مدلى براى ساختار نظريه هاى علمى بود و نيوتن و ديگر دانشمندان از آن پيروى مى كردند. هندسه اقليدسى بر پنج اصل موضوعه استوار است و قضاياى هندسه با توجه به اين پنج اصل اثبات مى شوند. اصل موضوعه پنجم اقليدس مى گويد: «به ازاى هر خط و نقطه اى خارج آن خط، يك خط و تنها يك خط به موازات آن خط مفروض مى تواند از آن نقطه عبور كند.» هندسه «لباچفسكى» و هندسه «ريمانى» اين اصل موضوعه پنجم را مورد ترديد قرار دادند. در هندسه «ريمانى» ممكن است خط صافى كه موازى خط مفروض باشد از نقطه مورد نظر عبور نكند و در هندسه «لباچفسكى» ممكن است بيش از يك خط از آن نقطه عبور كند. با اندكى تسامح مى توان گفت اين دو هندسه منحنى وار هستند. بدين معنا كه كوتاه ترين فاصله بين دو نقطه يك منحنى است.
هندسه اقليدسى فضايى را مفروض مى گيرد كه هيچ گونه خميدگى و انحنا ندارد. اما نظام هندسى لباچفسكى و ريمانى اين خميدگى را مفروض مى گيرند. (مانند سطح يك كره) همچنين در هندسه هاى نااقليدسى جمع زواياى مثلث برابر با ۱۸۰ درجه نيست. (در هندسه اقليدسى جمع زواياى مثلث برابر با ۱۸۰ درجه است.) ظهور اين هندسه هاى عجيب و غريب براى رياضيدانان جالب توجه بود اما اهميت آنها وقتى روشن شد كه نسبيت عام اينشتين توسط بيشتر فيزيكدانان به عنوان جايگزينى براى نظريه نيوتن از مكان، زمان و گرانش پذيرفته شد. چون صورت بندى نسبيت عام اينشتين مبتنى بر هندسه «ريمانى» است. در اين نظريه هندسه زمان و مكان به جاى آن كه صاف باشد منحنى است. نظريه نسبيت خاص اينشتين تمايز آشكارى ميان رياضيات محض و رياضيات كاربردى است. هندسه محض مطالعه سيستم هاى رياضى مختلف است كه به وسيله نظام هاى اصول موضوعه متفاوتى توصيف شده اند. برخى از آنها چندبعدى و يا حتى nبعدى هستند. اما هندسه محض انتزاعى است و هيچ ربطى با جهان مادى ندارد يعنى فقط به روابط مفاهيم رياضى با همديگر، بدون ارجاع به تجربه مى پردازد. هندسه كاربردى، كاربرد رياضيات در واقعيت است. هندسه كاربردى به وسيله تجربه فراگرفته مى شود و مفاهيم انتزاعى برحسب عناصرى تفسير مى شوند كه بازتاب جهان تجربه اند. نظريه نسبيت، تفسيرى منسجم از مفهوم حركت، زمان و مكان به ما مى دهد. اينشتين براى تبيين حركت نور از هندسه نااقليدسى استفاده كرد. بدين منظور هندسه «ريمانى» را برگزيد.
هندسه اقليدسى براى دستگاهى مشتمل بر خط هاى راست در يك صفحه طرح ريزى شده است اما در عالم واقع يك چنين خط هاى راستى وجود ندارد. اينشتين معتقد بود امور واقع هندسه ريمانى را اقتضا كرده اند. نور بر اثر ميدان هاى گرانشى خميده شده و به صورت منحنى در مى آيد يعنى سير نور مستقيم نيست بلكه به صورت منحنى ها و دايره هاى عظيمى است كه سطح كرات آنها را پديد آورده اند. نور به سبب ميدان هاى گرانشى كه بر اثر اجرام آسمانى پديد مى آيد خط سيرى منحنى دارد. براساس نسبيت عام نور در راستاى كوتاه ترين خطوط بين نقاط حركت مى كند اما گاهى اين خطوط منحنى هستند چون حضور ماده موجب انحنا در مكان - زمان مى شود.
در نظريه نسبيت عام گرانش يك نيرو نيست بلكه نامى است كه ما به اثر انحناى زمان _ مكان بر حركت اشيا اطلاق مى كنيم. آزمون هاى عملى ثابت كردند كه شالوده عالم نااقليدسى است و شايد نظريه نسبيت عام بهترين راهنمايى باشد كه ما با آن مى توانيم اشيا را مشاهده كنيم. اما مدافعين هندسه اقليدسى معتقد بودند كه به وسيله آزمايش نمى توان تصميم گرفت كه ساختار هندسى جهان اقليدسى است يا نااقليدسى. چون مى توان نيروهايى به سيستم مبتنى بر هندسه اقليدسى اضافه كرد به طورى كه شبيه اثرات ساختار نااقليدسى باشد. نيروهايى كه اندازه گيرى هاى ما از طول و زمان را چنان تغيير دهند كه پديده هايى سازگار با زمان - مكان خميده به وجود آيد. اين نظريه به «قراردادگرايى» مشهور است كه نخستين بار از طرف رياضيدان و فيزيكدان فرانسوى «هنرى پوانكاره» ابراز شد. اما نظريه هايى كه بدين طريق به دست مى آوريم ممكن است كاملاً جعلى و موقتى باشند. اما دلايل كافى براى رد آنها وجود دارد؟

نظریه ریسمانها و نظریه سی. پی. اچ

برای مقایسه این دو نظریه برخی از ویژگیهای دو نظریه بیان می شود تا نقاط مشترک و اختلاف آنها مشخص شود

 

نظریه ریسمانها

نظریه ریسمانها یک مدل فیزیکی است که سنگ بنای اولیه آن یک شئی یک بعدی به نام ریسمان است که جایگزین

 نقاط صفر بعدی (ذرات صفر بعدی) نظرات قبلی فیزیک می شود

به همین دلیل نظریه ریسمانها قادر است از مشکلاتی اجتناب کند که نظریه های بنا شده بر ذرات شبه نقطه دچار آن هستند

 

نظریه سی. پی. اچ

نظریه سی. پی. اچ. یک مدل فیزیکی است که نشان می دهد همه ی اشیاء  موجود در جهان از یک ذره ی واحد پنج بعدی به نام سی. پی. اچ. تشکیل شده است

 CPH (Creation Particle Higgs)

نظریه سی. پی. اچ. قادر است سه نظریه مکانیک کلاسیک، مکانیک کوانتوم و نسبیت را در یک نظریه ی واحد نیرو، انرژی و جرم پوشش دهد

یک سی. پی. اچ. یک زیر کوانتوم میدان، انرژی و جرم است که با مقدار سرعت ثابت

Vc

حرکت می کند به طوریکه مجموع مشتقات جزئی آن نسبت به همه ی دستگاه های لخت و در هر مکانی برابر صفر است

gradVc=0 imn all inretial frame and any space

نظریه ریسمانها

در نظریه ریسمانها دو نظریه یکی نظریه بوزونیک ریسمانها با بیست و شش بعد و ابر نظریه ریسمانها با ده بعد در نظریه ابرقرینه گرد آمده است. در نظریه ریسمانها برای هماهنگی این نظریه با مشاهدات تجربی نظریه ام.تئوری با یازده بعد ابداع گردید 

  نظریه سی. پی. اچ

در نظریه سی. پی. اچ. نیرو، انرژی و جرم قابل تبدیل به یکدیگرند. بنابراین تمام بوزونها (که نیروها را حمل می کنند) قابل تبدیل به انرژی هستند و بالعکس

بنابراین با توجه به رابطه جرم-انرژی

E=mc^2

نیرو و انرژی و جرم سه جلوه از یک زیر کوانتوم ذره واحد به نام سی. پی. اچ. هستند

 

مشکلات نظریه ریسمانها

نظریه ریسمانها دارای دو اشکال بنیادی است

اولین اشکال این است که نظریه ریسمانها مانند تمام نظریه های گرانشی کوانتومی قابل آزمایش نیست

زیرا هنوز فناوری بشر به مرحله ای از پیشرفت نرسیده که بتواند پیشگویی های آنها را در آزمایش تائید کند

مشکل دوم نظریه ریسمانها مانند سایر نظریه های گرانشی کوانتومی با آشفتگی فرمول بندی مواجه می باشد

اشکال نظریه سی. پی. اچ

نظریه سی. پی. اچ. تنها یک اشکال بزرگ دارد که به سادگی قابل خل است

مشکل نظریه سی. پی. اچ. این است که در این نظریه برای توضیح و توجیه پدیده های فیزیکی باید به جای به کار بردن تبدیل انرژی جنبشی به انرزی پتانسیل (وبالعکس) از تبدیل نیرو به انرژی و بالعکس سخن گفت

اگر ما برداشت و باور خود را از انرزی و نیرو تغییر دهیم (بحثی که تا به حال به آن توجه نشده است) آنگاه تمام پدیده های فیزیکی را به سادگی می توان با استفاده از نظریه سی. پی. اچ. توجیه کرد

در حقیقت نظریه سی. پی. اچ. بهتر از هر نظریه دیگری با مشاهدات تجربی سازگار است

 

String theory

A string theory is a physical model whose fundamental building blocks are one-dimensional extended objects (strings) rather than the zero-dimensional points (particles) that were the basis of most earlier physics. For this reason, string theories are able to avoid problems associated with the presence of pointlike particles in a physical theory. Detailed study of string theories has revealed that they describe not just strings but other objects, variously including points, membranes, and higher-dimensional objects. As discussed below, it is important to realize that no string theory has yet made firm predictions that would allow it to be experimentally tested.

 

CPH theory

A CPH theory is a physical model that shows everything is fomred of a unit five-dimensional particle called CPH (Creation Particle Higgs).

CPH theory is able does combine Classical mechanics, Quantum mechanics and Relativity in a unified force, energy and mass theory.

A CPH is a Sub-Quantum Field, Energy and mass that moves with constant amount of speed Vc, so that;

gradVc=0 imn all inretial frame and any space

 

String theory

The term 'string theory' properly refers to both the 26-dimensional bosonic string theories and to the 10-dimensional superstring theories discovered by adding supersymmetry. Nowadays, 'string theory' usually refers to the supersymmetric variant while the earlier is given its full name 'bosonic string theory'. In the 1990s, Edward Witten and others found strong evidence that the different superstring theories were different limits of an unknown 11-dimensional theory called M-theory. These discoveries sparked the Second Superstring Revolution.

String theory

Interest in string theory is driven largely by the hope that it will prove to be a theory of everything. It is one viable solution for quantum gravity, and in addition to gravity it can naturally describe interactions similar to electromagnetism and the other forces of nature. Superstring theories also include fermions, the building blocks of matter. It is not yet known whether string theory is able to describe a universe with the precise collection of forces and matter that we observe, nor how much freedom to choose those details the theory will allow.

On a more concrete level, string theory has led to advances in the mathematics of knots, Calabi-Yau spaces and many other fields. Much exciting new mathematics in recent years has its origin in string theory. String theory has also led to much insight into supersymmetric gauge theories, a subject which includes possible extensions of the standard model.

CPH theory

According to The Conversion Force and Energy that CPH theory is propounding, all bosons are convertable to energy and vice versa.

So, according to the relationfiltered=mc^2, force, energy and mass are three manifests of a unit Sub-Quantum particle that called CPH.

 

Problems with string theory

String theory suffers from two major problems. The first problem is that, as with any current theory of quantum gravity, it does not yet make any firm predictions that are currently subject to experimental verification (it is not falsifiable, because human beings do not have the technology to observe strings, which are said to be roughly 10^-33 centimeters across). There do exist certain models, such as the braneworlds mentioned above, that could lead to observation of stringy behavior in the next decade, but this is not required by string theory, only allowed. Other possibilities include cosmological observations that may reflect string physics. Finally, one cannot discount that other possibilities may arise in the future. Nonetheless, while these possibilities for confirmation, however remote, do exist, as things now stand string theory cannot be disproven by experiment, which is a serious problem for any theory of physics.

The second problem is that, like quantum field theory, much of string theory is still only formulated perturbatively (as a series of approximations rather than as an exact solution). While much progress has been made in nonperturbative techniques including conjectured complete definitions in space-times satisfying certain asymptotics, a full nonperturbative definition of the theory is still lacking.

http://en.wikipedia.org/wiki/String_theory

 

 ؟Wich Problems is there in CPH theory

CPH theory has a great problem that is solvable so easy.

The problem is " we must do explain physical phenomenon by conversion force and energy, instead the exchanginf kinetic and potential energy".

If we do that, then every evidence will be agree with CPH theory

دنباله دارها

نخستين شخصي كه خردمندانه به موضوع ستارگان دنباله دار انديشيد ارسطو فيلسوف يوناني بود كه بيش از دو هزار سال پيش مي زيست . در حدود 350 سال پيش از ميلاد ، او به اين نتيجه رسيد كه چون همه ي چيز ها مسير منظمي را در اسمان طي مي كند ،بنابر اين ستارگان دنباله دار به دليل ان كه رفتار  منظمي ندارند نمي توانند در شمار جسم هاي اسماني باشند .او احساس مي كرد كه ستاره ي دنباله دار حجمي از هوا است كه به طرز نا معلومي اتش مي گيرد . اين حجم هواي سوزان به كندي از ميان هوا عبور مي كند و سر انجام خاموش مي شود و در اخر نا پديد مي شود .

ادامه مطلب>>>

 

رصدخانه پرتو ایکس چاندرا برای اولین بار موفق به کشف امواج صوتی انتشار یافته از یک سیاهچاله بسیار پرجرم در خوشه کهکشانی برساوش شده است.

صدای منتشر شده از یک سیاهچاله بسیار پرجرم در فاصله 250میلیون سال نوری زمین،مانند یک نوت هراس انگیز موسیقی،مواد اطراف سیاهچاله را از خطر بلعیده شدن آگاه می کند!

در مشاهدات 53 ساعته تلسکوپ پرتو ایکس چاندرا در مرداد 1381،امواج کوتاهی در منحنی مربوط به گازهای داغ خوشه کهکشانی برساوش دیده شد.گروه تحقیق،پس از محاسبات بسیار به این نتیجه رسید که این امواج،در حقیقت،امواج صوتی با بسامد یک در 9.5 میلیون سال می باشند. این بسامد،معادل نوت "B-flat" است که حدود 57 اوکتاو پایین تر از نوت           "middle C" در پیانو  قرار دارد.

بدین ترتیب،ستاره شناسان برای اولین بار توانستند امواج صوتی منتشر شده از سیاهچاله ها را کشف کنند.بعلاوه،این نوت،زیرترین نوتی است که تا  بحال کشف شده است.

"اندرو فابین" از موسسه ستاره شناسی انگلستان و سرپرست تیم تحقیق،می گوید:تا بحال،مقادیر زیادی نور و گرما که توسط سیاهچاله ها بوجود آمده اند،کشف شده است ولی این اولین بار است که امواج صوتی سیاهچاله ها کشف می شود.

به عقیده گروه تحقیقاتی "فابین"،این امواج صوتی،در اثر فشار وارده از دوحفره با پهنای 50000 سال نوری بر گازهای اطراف سیاهچاله بوجود آمده اند.این حفره ها که در عکس های تلسکوپ چاندرا نیز دیده می شوند،توسط جتهای سیاهچاله بوجود آمده اند.

با این کشف،علت داغ بودن و سرد نشدن گازهای منتشر کننده پرتو ایکس در خوشه کهکشانی برساوش مشخص شده است:امواج صوتی،هنگام حرکت در میان گاز،جذب آن می شوند و انرژی خود را به گاز منتقل می کنند. برای گرم نگه داشته شدن گازهای این خوشه کهکشانی،این امواج صوتی حداقل از 2.5 میلیارد سال پیش تا بحال،بطور پیوسته حضور داشته اند.

خوشه کهکشانی برساوش،تقریبا در فاصله 250 میلیون سال نوری زمین قرار دارد و  پرنورترین خوشه کهشانی در پرتو ایکس است.

What is a black hole?
---------------------
Loosely speaking, a black hole is a region of space that has so much mass concentrated in it that there is no way for a nearby object to escape its gravitational pull. Since our best theory of gravity at the moment is Einstein's general theory of relativity, we have to delve into some results of this theory to understand black holes in detail, but let's start of slow, by thinking about gravity under fairly simple circumstances.

Suppose that you are standing on the surface of a planet. You throw a rock straight up into the air. Assuming you don't throw it too hard, it will rise for a while, but eventually the acceleration due to the planet's gravity will make it start to fall down again. If you threw the rock hard enough, though, you could make it escape the planet's gravity entirely. It would keep on rising forever. The speed with which you need to throw the rock in order that it just barely escapes the planet's gravity is called the "escape velocity." As you would expect, the escape velocity depends on the mass of the planet: if the planet is extremely massive, then its gravity is very strong, and the escape velocity is high. A lighter planet would have a smaller escape velocity. The escape velocity also depends on how far you are from the planet's center: the closer you are, the higher the escape velocity. The Earth's escape velocity is 11.2 kilometers per second (about 25,000 m.p.h.), while the Moon's is only 2.4 kilometers per second (about 5300 m.p.h.).

Now imagine an object with such an enormous concentration of mass in such a small radius that its escape velocity was greater than the velocity of light. Then, since nothing can go faster than light, nothing can escape the object's gravitational field. Even a beam of light would be pulled back by gravity and would be unable to escape.

The idea of a mass concentration so dense that even light would be trapped goes all the way back to Laplace in the 18th century. Almost immediately after Einstein developed general relativity, Karl Schwarzschild discovered a mathematical solution to the equations of the theory that described such an object. It was only much later, with the work of such people as Oppenheimer, Volkoff, and Snyder in the 1930's, that people thought seriously about the possibility that such objects might actually exist in the Universe. (Yes, this is the same Oppenheimer who ran the Manhattan Project.) These researchers showed that when a sufficiently massive star runs out of fuel, it is unable to support itself against its own gravitational pull, and it should collapse into a black hole.

In general relativity, gravity is a manifestation of the curvature of spacetime. Massive objects distort space and time, so that the usual rules of geometry don't apply anymore. Near a black hole, this distortion of space is extremely severe and causes black holes to have some very strange properties. In particular, a black hole has something called an 'event horizon.' This is a spherical surface that marks the boundary of the black hole. You can pass in through the horizon, but you can't get back out. In fact, once you've crossed the horizon, you're doomed to move inexorably closer and closer to the 'singularity' at the center of the black hole.

You can think of the horizon as the place where the escape velocity equals the velocity of light. Outside of the horizon, the escape velocity is less than the speed of light, so if you fire your rockets hard enough, you can give yourself enough energy to get away. But if you find yourself inside the horizon, then no matter how powerful your rockets are, you can't escape.

The horizon has some very strange geometrical properties. To an observer who is sitting still somewhere far away from the black hole, the horizon seems to be a nice, static, unmoving spherical surface. But once you get close to the horizon, you realize that it has a very large velocity. In fact, it is moving outward at the speed of light! That explains why it is easy to cross the horizon in the inward direction, but impossible to get back out. Since the horizon is moving out at the speed of light, in order to escape back across it, you would have to travel faster than light. You can't go faster than light, and so you can't escape from the black hole.

(If all of this sounds very strange, don't worry. It is strange. The horizon is in a certain sense sitting still, but in another sense it is flying out at the speed of light. It's a bit like Alice in "Through the Looking-Glass": she has to run as fast as she can just to stay in one place.)

Once you're inside of the horizon, spacetime is distorted so much that the coordinates describing radial distance and time switch roles. That is, "r", the coordinate that describes how far away you are from the center, is a timelike coordinate, and "t" is a spacelike one. One consequence of this is that you can't stop yourself from moving to smaller and smaller values of r, just as under ordinary circumstances you can't avoid moving towards the future (that is, towards larger and larger values of t). Eventually, you're bound to hit the singularity at r = 0. You might try to avoid it by firing your rockets, but it's futile: no matter which direction you run, you can't avoid your future. Trying to avoid the center of a black hole once you've crossed the horizon is just like trying to avoid next Thursday.

Incidentally, the name 'black hole' was invented by John Archibald Wheeler, and seems to have stuck because it was much catchier than previous names. Before Wheeler came along, these objects were often referred to as 'frozen stars.' I'll explain why below.

Back to Black Hole Question List

How big is a black hole?
------------------------
There are at least two different ways to describe how big something is. We can say how much mass it has, or we can say how much space it takes up. Let's talk first about the masses of black holes.

There is no limit in principle to how much or how little mass a black hole can have. Any amount of mass at all can in principle be made to form a black hole if you compress it to a high enough density. We suspect that most of the black holes that are actually out there were produced in the deaths of massive stars, and so we expect those black holes to weigh about as much as a massive star. A typical mass for such a stellar black hole would be about 10 times the mass of the Sun, or about 10^{31} kilograms. (Here I'm using scientific notation: 10^{31} means a 1 with 31 zeroes after it, or 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000.) Astronomers also suspect that many galaxies harbor extremely massive black holes at their centers. These are thought to weigh about a million times as much as the Sun, or 10^{36} kilograms.

The more massive a black hole is, the more space it takes up. In fact, the Schwarzschild radius (which means the radius of the horizon) and the mass are directly proportional to one another: if one black hole weighs ten times as much as another, its radius is ten times as large. A black hole with a mass equal to that of the Sun would have a radius of 3 kilometers. So a typical 10-solar-mass black hole would have a radius of 30 kilometers, and a million-solar-mass black hole at the center of a galaxy would have a radius of 3 million kilometers. Three million kilometers may sound like a lot, but it's actually not so big by astronomical standards. The Sun, for example, has a radius of about 700,000 kilometers, and so that supermassive black hole has a radius only about four times bigger than the Sun.

Back to Black Hole Question List

What would happen to me if I fell into a black hole?
----------------------------------------------------
Let's suppose that you get into your spaceship and point it straight towards the million-solar-mass black hole in the center of our galaxy. (Actually, there's some debate about whether our galaxy contains a central black hole, but let's assume it does for the moment.) Starting from a long way away from the black hole, you just turn off your rockets and coast in. What happens?

At first, you don't feel any gravitational forces at all. Since you're in free fall, every part of your body and your spaceship is being pulled in the same way, and so you feel weightless. (This is exactly the same thing that happens to astronauts in Earth orbit: even though both astronauts and space shuttle are being pulled by the Earth's gravity, they don't feel any gravitational force because everything is being pulled in exactly the same way.) As you get closer and closer to the center of the hole, though, you start to feel "tidal" gravitational forces. Imagine that your feet are closer to the center than your head. The gravitational pull gets stronger as you get closer to the center of the hole, so your feet feel a stronger pull than your head does. As a result you feel "stretched." (This force is called a tidal force because it is exactly like the forces that cause tides on earth.) These tidal forces get more and more intense as you get closer to the center, and eventually they will rip you apart.

For a very large black hole like the one you're falling into, the tidal forces are not really noticeable until you get within about 600,000 kilometers of the center. Note that this is after you've crossed the horizon. If you were falling into a smaller black hole, say one that weighed as much as the Sun, tidal forces would start to make you quite uncomfortable when you were about 6000 kilometers away from the center, and you would have been torn apart by them long before you crossed the horizon. (That's why we decided to let you jump into a big black hole instead of a small one: we wanted you to survive at least until you got inside.)

What do you see as you are falling in? Surprisingly, you don't necessarily see anything particularly interesting. Images of faraway objects may be distorted in strange ways, since the black hole's gravity bends light, but that's about it. In particular, nothing special happens at the moment when you cross the horizon. Even after you've crossed the horizon, you can still see things on the outside: after all, the light from the things on the outside can still reach you. No one on the outside can see you, of course, since the light from you can't escape past the horizon.

How long does the whole process take? Well, of course, it depends on how far away you start from. Let's say you start at rest from a point whose distance from the singularity is ten times the black hole's radius. Then for a million-solar-mass black hole, it takes you about 8 minutes to reach the horizon. Once you've gotten that far, it takes you only another seven seconds to hit the singularity. By the way, this time scales with the size of the black hole, so if you'd jumped into a smaller black hole, your time of death would be that much sooner.

Once you've crossed the horizon, in your remaining seven seconds, you might panic and start to fire your rockets in a desperate attempt to avoid the singularity. Unfortunately, it's hopeless, since the singularity lies in your future, and there's no way to avoid your future. In fact, the harder you fire your rockets, the sooner you hit the singularity. It's best just to sit back and enjoy the ride.

Back to Black Hole Question List

My friend Penelope is sitting still at a safe distance, watching me fall into the black hole. What does she see?
-------------------------------------------------------------------
Penelope sees things quite differently from you. As you get closer and closer to the horizon, she sees you move more and more slowly. In fact, no matter how long she waits, she will never quite see you reach the horizon.

In fact, more or less the same thing can be said about the material that formed the black hole in the first place. Suppose that the black hole formed from a collapsing star. As the material that is to form the black hole collapses, Penelope sees it get smaller and smaller, approaching but never quite reaching its Schwarzschild radius. This is why black holes were originally called frozen stars: because they seem to 'freeze' at a size just slightly bigger than the Schwarzschild radius.

Why does she see things this way? The best way to think about it is that it's really just an optical illusion. It doesn't really take an infinite amount of time for the black hole to form, and it doesn't really take an infinite amount of time for you to cross the horizon. (If you don't believe me, just try jumping in! You'll be across the horizon in eight minutes, and crushed to death mere seconds later.) As you get closer and closer to the horizon, the light that you're emitting takes longer and longer to climb back out to reach Penelope. In fact, the radiation you emit right as you cross the horizon will hover right there at the horizon forever and never reach her. You've long since passed through the horizon, but the light signal telling her that won't reach her for an infinitely long time.

There is another way to look at this whole business. In a sense, time really does pass more slowly near the horizon than it does far away. Suppose you take your spaceship and ride down to a point just outside the horizon, and then just hover there for a while (burning enormous amounts of fuel to keep yourself from falling in). Then you fly back out and rejoin Penelope. You will find that she has aged much more than you during the whole process; time passed more slowly for you than it did for her.

So which of these two explanation (the optical-illusion one or the time-slowing-down one) is really right? The answer depends on what system of coordinates you use to describe the black hole. According to the usual system of coordinates, called "Schwarzschild coordinates," you cross the horizon when the time coordinate t is infinity. So in these coordinates it really does take you infinite time to cross the horizon. But the reason for that is that Schwarzschild coordinates provide a highly distorted view of what's going on near the horizon. In fact, right at the horizon the coordinates are infinitely distorted (or, to use the standard terminology, "singular"). If you choose to use coordinates that are not singular near the horizon, then you find that the time when you cross the horizon is indeed finite, but the time when Penelope sees you cross the horizon is infinite. It took the radiation an infinite amount of time to reach her. In fact, though, you're allowed to use either coordinate system, and so both explanations are valid. They're just different ways of saying the same thing.

In practice, you will actually become invisible to Penelope before too much time has passed. For one thing, light is "redshifted" to longer wavelengths as it rises away from the black hole. So if you are emitting visible light at some particular wavelength, Penelope will see light at some longer wavelength. The wavelengths get longer and longer as you get closer and closer to the horizon. Eventually, it won't be visible light at all: it will be infrared radiation, then radio waves. At some point the wavelengths will be so long that she'll be unable to observe them. Furthermore, remember that light is emitted in individual packets called photons. Suppose you are emitting photons as you fall past the horizon. At some point, you will emit your last photon before you cross the horizon. That photon will reach Penelope at some finite time -- typically less than an hour for that million-solar-mass black hole -- and after that she'll never be able to see you again. (After all, none of the photons you emit *after* you cross the horizon will ever get to her.)

Back to Black Hole Question List

If a black hole existed, would it suck up all the matter in the Universe?
---------------------------------------------------------------
Heck, no. A black hole has a "horizon," which means a region from which you can't escape. If you cross the horizon, you're doomed to eventually hit the singularity. But as long as you stay outside of the horizon, you can avoid getting sucked in. In fact, to someone well outside of the horizon, the gravitational field surrounding a black hole is no different from the field surrounding any other object of the same mass. In other words, a one-solar-mass black hole is no better than any other one-solar-mass object (such as, for example, the Sun) at "sucking in" distant objects.

Back to Black Hole Question List

What if the Sun became a black hole?
------------------------------------
Well, first, let me assure you that the Sun has no intention of doing any such thing. Only stars that weigh considerably more than the Sun end their lives as black holes. The Sun is going to stay roughly the way it is for another five billion years or so. Then it will go through a brief phase as a red giant star, during which time it will expand to engulf the planets Mercury and Venus, and make life quite uncomfortable on Earth (oceans boiling, atmosphere escaping, that sort of thing). After that, the Sun will end its life by becoming a boring white dwarf star. If I were you, I'd make plans to move somewhere far away before any of this happens. I also wouldn't buy any of those 8-billion-year government bonds.

But I digress. What if the Sun *did* become a black hole for some reason? The main effect is that it would get very dark and very cold around here. The Earth and the other planets would not get sucked into the black hole; they would keep on orbiting in exactly the same paths they follow right now. Why? Because the horizon of this black hole would be very small -- only about 3 kilometers -- and as we observed above, as long as you stay well outside the horizon, a black hole's gravity is no stronger than that of any other object of the same mass.

Back to Black Hole Question List

Is there any evidence that black holes exist?
---------------------------------------------
Yes. You can't see a black hole directly, of course, since light can't get past the horizon. That means that we have to rely on indirect evidence that black holes exist.

Suppose you have found a region of space where you think there might be a black hole. How can you check whether there is one or not? The first thing you'd like to do is measure how much mass there is in that region. If you've found a large mass concentrated in a small volume, and if the mass is dark, then it's a good guess that there's a black hole there. There are two kinds of systems in which astronomers have found such compact, massive, dark objects: the centers of galaxies (including perhaps our own Milky Way Galaxy), and X-ray-emitting binary systems in our own Galaxy.

According to a recent review by Kormendy and Richstone (to appear in the 1995 edition of "Annual Reviews of Astronomy and Astrophysics"), eight galaxies have been observed to contain such massive dark objects in their centers. The masses of the cores of these galaxies range from one million to several billion times the mass of the Sun. The mass is measured by observing the speed with which stars and gas orbit around the center of the galaxy: the faster the orbital speeds, the stronger the gravitational force required to hold the stars and gas in their orbits. (This is the most common way to measure masses in astronomy. For example, we measure the mass of the Sun by observing how fast the planets orbit it, and we measure the amount of dark matter in galaxies by measuring how fast things orbit at the edge of the galaxy.)

These massive dark objects in galactic centers are thought to be black holes for at least two reasons. First, it is hard to think of anything else they could be: they are too dense and dark to be stars or clusters of stars. Second, the only promising theory to explain the enigmatic objects known as quasars and active galaxies postulates that such galaxies have supermassive black holes at their cores. If this theory is correct, then a large fraction of galaxies -- all the ones that are now or used to be active galaxies -- must have supermassive black holes at the center. Taken together, these arguments strongly suggest that the cores of these galaxies contain black holes, but they do not constitute absolute proof.

Two very recent discovery has been made that strongly support the hypothesis that these systems do indeed contain black holes. First, a nearby active galaxy was found to have a "water maser" system (a very powerful source of microwave radiation) near its nucleus. Using the technique of very-long-baseline interferometry, a group of researchers was able to map the velocity distribution of the gas with very fine resolution. In fact, they were able to measure the velocity within less than half a light-year of the center of the galaxy. From this measurement they can conclude that the massive object at the center of this galaxy is less than half a light-year in radius. It is hard to imagine anything other than a black hole that could have so much mass concentrated in such a small volume. (This result was reported by Miyoshi et al. in the 12 January 1995 issue of Nature, vol. 373, p. 127.)

A second discovery provides even more compelling evidence. X-ray astronomers have detected a spectral line from one galactic nucleus that indicates the presence of atoms near the nucleus that are moving extremely fast (about 1/3 the speed of light). Furthermore, the radiation from these atoms has been redshifted in just the manner one would expect for radiation coming from near the horizon of a black hole. These observations would be very difficult to explain in any other way besides a black hole, and if they are verified, then the hypothesis that some galaxies contain supermassive black holes at their centers would be fairly secure. (This result was reported in the 22 June 1995 issue of Nature, vol. 375, p. 659, by Tanaka et al.)

A completely different class of black-hole candidates may be found in our own Galaxy. These are much lighter, stellar-mass black holes, which are thought to form when a massive star ends its life in a supernova explosion. If such a stellar black hole were to be off somewhere by itself, we wouldn't have much hope of finding it. However, many stars come in binary systems -- pairs of stars in orbit around each other. If one of the stars in such a binary system becomes a black hole, we might be able to detect it. In particular, in some binary systems containing a compact object such as a black hole, matter is sucked off of the other object and forms an "accretion disk" of stuff swirling into the black hole. The matter in the accretion disk gets very hot as it falls closer and closer to the black hole, and it emits copious amounts of radiation, mostly in the X-ray part of the spectrum. Many such "X-ray binary systems" are known, and some of them are thought to be likely black-hole candidates.

Suppose you've found an X-ray binary system. How can you tell whether the unseen compact object is a black hole? Well, one thing you'd certainly like to do is to estimate its mass. By measuring the orbital speed of visible star (together with a few other things), you can figure out the mass of the invisible companion. (The technique is quite similar to the one we described above for supermassive black holes in galactic centers: the faster the star is moving, the stronger the gravitational force required to keep it in place, and so the more massive the invisible companion.) If the mass of the compact object is found to be very large very large, then there is no kind of object we know about that it could be other than a black hole. (An ordinary star of that mass would be visible. A stellar remnant such as a neutron star would be unable to support itself against gravity, and would collapse to a black hole.) The combination of such mass estimates and detailed studies of the radiation from the accretion disk can supply powerful circumstantial evidence that the object in question is indeed a black hole.

Many of these "X-ray binary" systems are known, and in some cases the evidence in support of the black-hole hypothesis is quite strong. In a review article in the 1992 issue of Annual Reviews of Astronomy and Astrophysics, Anne Cowley summarized the situation by saying that there were three such systems known (two in our galaxy and one in the nearby Large Magellanic Cloud) for which very strong evidence exists that the mass of the invisible object is too large to be anything but a black hole. There are many more such objects that are thought to be likely black holes on the basis of slightly less evidence. Furthermore, this field of research has been very active since 1992, and the number of strong candidates by now is larger than three.

Back to Black Hole Question List

How do black holes evaporate?
-----------------------------
This is a tough one. Back in the 1970's, Stephen Hawking came up with theoretical arguments showing that black holes are not really entirely black: due to quantum-mechanical effects, they emit radiation. The energy that produces the radiation comes from the mass of the black hole. Consequently, the black hole gradually shrinks. It turns out that the rate of radiation increases as the mass decreases, so the black hole continues to radiate more and more intensely and to shrink more and more rapidly until it presumably vanishes entirely.

Actually, nobody is really sure what happens at the last stages of black hole evaporation: some researchers think that a tiny, stable remnant is left behind. Our current theories simply aren't good enough to let us tell for sure one way or the other. As long as I'm disclaiming, let me add that the entire subject of black hole evaporation is extremely speculative. It involves figuring out how to perform quantum-mechanical (or rather quantum-field-theoretic) calculations in curved spacetime, which is a very difficult task, and which gives results that are essentially impossible to test with experiments. Physicists *think* that we have the correct theories to make predictions about black hole evaporation, but without experimental tests it's impossible to be sure.

Now why do black holes evaporate? Here's one way to look at it, which is only moderately inaccurate. (I don't think it's possible to do much better than this, unless you want to spend a few years learning about quantum field theory in curved space.) One of the consequences of the uncertainty principle of quantum mechanics is that it's possible for the law of energy conservation to be violated, but only for very short durations. The Universe is able to produce mass and energy out of nowhere, but only if that mass and energy disappear again very quickly. One particular way in which this strange phenomenon manifests itself goes by the name of vacuum fluctuations. Pairs consisting of a particle and antiparticle can appear out of nowhere, exist for a very short time, and then annihilate each other. Energy conservation is violated when the particles are created, but all of that energy is restored when they annihilate again. As weird as all of this sounds, we have actually confirmed experimentally that these vacuum fluctuations are real.

Now, suppose one of these vacuum fluctuations happens near the horizon of a black hole. It may happen that one of the two particles falls across the horizon, while the other one escapes. The one that escapes carries energy away from the black hole and may be detected by some observer far away. To that observer, it will look like the black hole has just emitted a particle. This process happens repeatedly, and the observer sees a continuous stream of radiation from the black hole.

Back to Black Hole Question List

Won't the black hole have evaporated out from under me before I reach it?
---------------------------------------------------------------------
We've observed that, from the point of view of your friend Penelope who remains safely outside of the black hole, it takes you an infinite amount of time to cross the horizon. We've also observed that black holes evaporate via Hawking radiation in a finite amount of time. So by the time you reach the horizon, the black hole will be gone, right?

Wrong. When we said that Penelope would see it take forever for you to cross the horizon, we were imagining a non-evaporating black hole. If the black hole is evaporating, that changes things. Your friend will see you cross the horizon at the exact same moment she sees the black hole evaporate. Let me try to describe why this is true.

Remember what we said before: Penelope is the victim of an optical illusion. The light that you emit when you're very near the horizon (but still on the outside) takes a very long time to climb out and reach her. If the black hole lasts forever, then the light may take arbitrarily long to get out, and that's why she doesn't see you cross the horizon for a very long (even an infinite) time. But once the black hole has evaporated, there's nothing to stop the light that carries the news that you're about to cross the horizon from reaching her. In fact, it reaches her at the same moment as that last burst of Hawking radiation. Of course, none of that will matter to you: you've long since crossed the horizon and been crushed at the singularity. Sorry about that, but you should have thought about it before you jumped in.

Back to Black Hole Question List

What is a white hole?
---------------------
The equations of general relativity have an interesting mathematical property: they are symmetric in time. That means that you can take any solution to the equations and imagine that time flows backwards rather than forwards, and you'll get another valid solution to the equations. If you apply this rule to the solution that describes black holes, you get an object known as a white hole. Since a black hole is a region of space from which nothing can escape, the time-reversed version of a black hole is a region of space into which nothing can fall. In fact, just as a black hole can only suck things in, a white hole can only spit things out.

White holes are a perfectly valid mathematical solution to the equations of general relativity, but that doesn't mean that they actually exist in nature. In fact, they almost certainly do not exist, since there's no way to produce one. (Producing a white hole is just as impossible as destroying a black hole, since the two processes are time-reversals of each other.)

Back to Black Hole Question List

What is a wormhole?
-------------------
So far, we have only considered ordinary "vanilla" black holes. Specifically, we have been talking all along about black holes that are not rotating and have no electric charge. If we consider black holes that rotate and/or have charge, things get more complicated. In particular, it is possible to fall into such a black hole and not hit the singularity. In effect, the interior of a charged or rotating black hole can "join up" with a corresponding white hole in such a way that you can fall into the black hole and pop out of the white hole. This combination of black and white holes is called a wormhole.

The white hole may be somewhere very far away from the black hole; indeed, it may even be in a "different Universe" -- that is, a region of spacetime that, aside from the wormhole itself, is completely disconnected from our own region. A conveniently-located wormhole would therefore provide a convenient and rapid way to travel very large distances, or even to travel to another Universe. Maybe the exit to the wormhole would lie in the past, so that you could travel back in time by going through. All in all, they sound pretty cool.

But before you apply for that research grant to go search for them, there are a couple of things you should know. First of all, wormholes almost certainly do not exist. As we said above in the section on white holes, just because something is a valid mathematical solution to the equations doesn't mean that it actually exists in nature. In particular, black holes that form from the collapse of ordinary matter (which includes all of the black holes that we think exist) do not form wormholes. If you fall into one of those, you're not going to pop out anywhere. You're going to hit a singularity, and that's all there is to it.

Furthermore, even if a wormhole were formed, it is thought that it would not be stable. Even the slightest perturbation (including the perturbation caused by your attempt to travel through it) would cause it to collapse.

Finally, even if wormholes exist and are stable, they are quite unpleasant to travel through. Radiation that pours into the wormhole (from nearby stars, the cosmic microwave background, etc.) gets blueshifted to very high frequencies. As you try to pass through the wormhole, you will get fried by these X-rays and gamma rays.

Back to Black Hole Question List

Where can I go to learn more about black holes?
-----------------------------------------------
Let me begin by acknowledging that I cribbed some of the above material from the article about black holes in the Frequently Asked Questions list for the Usenet newsgroup sci.physics. The sci.physics FAQ is posted monthly to sci.physics and is also available by anonymous ftp from rtfm.mit.edu (and probably other places). The article about black holes, which is excellent, was written by Matt McIrvin. The FAQ contains other neat things too.

There are lots of books out there about black holes and related matters. Kip Thorne's "Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy" is a good one. William Kaufmann's "Black Holes and Warped Spacetime" is also worth reading. R. Wald's "Space, Time, and Gravity" is an exposition of general relativity for non-scientists. I haven't read it myself, but I've heard good things about it.

Both of these books are aimed at readers without much background in physics. If you want more "meat" (i.e., more mathematics), then you probably start with a book on the basics of relativity theory. The best introduction to the subject is "Spacetime Physics" by E.F. Taylor and J.A. Wheeler. (This book is mostly about special relativity, but the last chapter discusses the general theory.) Taylor and Wheeler have been threatening for about two years now to publish a sequel entitled "Scouting Black Holes," which should be quite good if it ever comes out. "Spacetime Physics" does not assume that you know vast amounts of physics, but it does assume that you're willing to work hard at understanding this stuff. It is not light reading, although it is more playful and less intimidating than most physics books.

Finally, if "Spacetime Physics" isn't enough for you, you could try any of several introductions to general relativity. B. Schutz's "A First Course in General Relativity" and W. Rindler's "Essential Relativity" are a couple of possibilities. And for the extremely valiant reader with an excellent background in physics, there's the granddaddy of all books on general relativity, Misner, Thorne, and Wheeler's "Gravitation." R. Wald's book "General Relativity" is at a comparable level to "Gravitation," although the styles of the two books are enormously different. What little I know about black-hole evaporation comes from Wald's book. Let me emphasize that all of these books, and especially the last two, assume that you know quite a lot of physics. They are not for the faint of heart.

Back to Black Hole Question List