شواهد تجربي بسياري وجود دارد كه گرانش
،
انرژي الكترومغناطيسي توليد مي كند
.
به
همين دليل از زماني كه نيروهاي الكتريكي و مغناطيسي مورد توجه و آزمايش
قرار گرفت، فيزيكدانان به وابستگي شديد نيروهاي الكترومغناطيسي و گرانشي
پي بردند
.
فارادي نخستين كسي است
كه
اين وابستگي را متذكر شد
.
پلانك نيز نظري
مشابه
داشت
.
اينشتين نيز مدت 35 سال تلاش كرد تا روابطي مشابه وابستگي الكتريسيته
و
مغناطيس، بين گرانش و الكترومغناطيس ارائه دهد. اما اين كوششها بي نتيجه ماند
.
اما سئوال
اين است كه چرا با تمام شواهد تجربي موجود و تصريح فيزيكدانان بزرگي نظير
فارادي و پلانك هنوز نتيجه ي قابل قبولي به دست نيامده است؟
براي يافتن پاسخ اجازه دهيد يكبار ديگر وابستگي الكتريسيته و مغناطيس را بررسي كنيم شايد بتوانيم علت اين شكستها را دريابيم.
همچنانكه مي دانيم
در اطراف يك بار ساكن ميدان مغناطيسي احساس نمي شود. اما اگر بار حركت
كند، ما شاهد ايجاد يك ميدان مغناطيسي خواهيم بود. همچنين تغيير ميدان
مغناطيسي نيز موجب توليد جريان القايي مي گردد. در اين تجربه ما شاهد
ايجاد پديده هايي هستيم كه قبلاّ وجود نداشت. در اطراف يك سيم (كه جرياني
از آن نمي گذرد) هيچگونه اثري از ميدان مغناطيسي ديده نمي شود. اما به محض
عبور جريان الكتريكي از سيم، در اطراف آن ميدان مغناطيسي ايجاد مي شود. يا
در مورد سيملوله اگر ميدان مغناطيسي ثابت باشد، جريان الكتريكي در سيم
بوجود نمي آيد، اما با تغيير شار مغناطيسي، جريان الكتريكي ايجاد مي شود
اما
در مورد گرانش مسئله بسيار پيچيده تر است. زيرا گرانش همواره وجود دارد و
ما نمي توانيم شرايطي بوجود آوريم كه آثار گرانشي نباشد و بعد آزمايشي
ترتيب دهيم كه ببينيم چه پديده اي مي تواند ميدان گرانشي توليد كند.
از طرف ديگر
چگونه مي توانيم ببينيم هنگاميكه نيروي گرانش روي يك جسم كار انجام مي
دهد، خود گرانش دستخوش چه تغييري مي شود؟ اگر ما مي توانستيم اين تغييرات
را به تجربه درآوريم و بصورت كمي مورد بررسي قرار دهيم، آنگاه مي توانستيم
بسادگي وابستگي گرانش را به ساير پديده ها نظير الكترومغناطيس يا كار
انجام شده بيان كنيم. اما چنين امري اگر ناممكن نباشد، بسيار مشكل و يا از حد فناوري موجود خارج است.
زيرا در شرايطي كه ما آزمايش مي كنيم، اگر از مقدار گرانش موجود در محل
آزمايش كاسته شود، فوري از اطراف آن اين كسري جبران مي شود.
به عنوان مثال سنگي
را از ارتفاع دلخواه رها كنيد تا بطرف زمين سقوط كند. آنچنانكه در فيزيك
مطرح است، انرژي پتانسيل گرانشي به انرژي جنبشي تبديل مي شود. آيا در
اينجا از مقدار گرانش اطراف زمين كاسته مي شود؟ اگر جواب منفي باشد آنگاه
اين سئوال پيش مي آيد كه كدام اندازه گيري موجب اين جواب منفي شده است؟
حال
آزمايش ديگري را در نظر بگيريد. يك گلوله ي فلزي را از ارتفاعي رها كنيد
تا بطرف زمين سقوط كند. در محل رسيدن گلوله به سطح زمين يك صفحه ي فلزي
قرار دهيد. هنگاميكه گلوله به زمين مي رسد و با صفحه برخورد مي كند،
مقداري گرما توليد مي شود و حتي ما شاهد جرقه يعني امواج الكترومغناطيسي
خواهيم بود. عادت شده اين پديده را با اينكه انرژي پتانسيل گرانشي به
انرژي جنبشي تبديل مي شود و انرژي ها به يكديگر قابل تبديل هستند، توجيه
كنند. همين توجيه موجب مي شود كه ماهيت اين فرايند كمتر مورد توجه و بررسي
موشكافانه ي علمي قرار گيرد. اما اجازه دهيد يك ديد متفاوت به اين تجارب
داشته باشيم
اهميت توجه به ساختمان فوتون
ارتباط و اطلاعات ما از اجسام فرازميني اعم ماه و خورشيد كه جزئي از منظومه ي شمسي هستند تا ستارگان و كهكشانهاي دور، تنها از دو طريق امكان پذير است. يكي آثار گرانشي اين اجرام و دومي نوري است كه از آنها به ما مي رسد.
اما اطلاعات مربوط به آثار گرانشي اجرام آسماني نيز از طريق مشاهدات و در
نتيجه نور دريافتي از آنها قابل مشاهده است. بنابراين تنها پيام آوران
فرازميني امواج الكترومغناطيسي كه نور بخش كوچكي از آن است مي باشد. لذا
توجه و شناخت نور از اهميت منحصر به فردي برخوردار است. بنابراين شناخت
هرچه بيشتر نور به منزله ي استحكام بينش جهان شناختي و درك واقعي تر از
فيزيك جهان است. چگونه مي توان به اطلاعات دريافتي از كهكشانها اطمينان
داشت، در حاليكه حامل اين اطلاعات را بخوبي نشناخته باشيم؟
آنچه كه تا به حال
در فيزيك مورد توجه بوده است، رفتار نور در محيط هاي مختلف و كنش آن با
ساير ذرات از جمله الكترون است. اثر دوپلر، اثر فوتوالكتريك، اثر كمپتون،
اثر موسوئر، انحناي فضا ... همه و همه بدون توجه به ساختمان فوتون تجزيه و
تحليل مي شود. هرچند كه ظاهراً براي بررسي اينگونه پديده ها توجه به
ساختمان فوتون ضروري به نظر نمي رسد، اما براي يك سفر ميليارد سالي كه
فوتون طي مي كند تا از كهكشاني دور به زمين برسد، توجه به ساختمان فوتون
بسيار مهم است. زيرا بايد ديد آيا خود فوتون در اين مسافرت چند ميليارد
سالي (تحت شرايط داخلي) دچار دگرگوني مي شود يا نه؟
ژ
مشاهدات وي نشان داد كه كهكشانها در حال دور شدن از ما هستند و هرچه فاصله ي آنها از زمين بيشتر باشد، و هرچه فاصله ي آنها از ناظر (در اين حالت ما) بيشتر باشد، سرعت دور شدون نيز بيشتر مي باشد
اين مشاهدات فيزيكدانان را به ارائه ي نظريه انبساط فضا و بيگ بنگ رهنمون گرديد.